Determinar a concentração de todas as espécies e do pH das seguintes soluções:
a)
[Resposta;
;
b)
[Resposta;
;
c)
[Resposta;
];
d)
[Resposta;
(Dados: ácido carbônico, Ka1
;
a)
b)
c)
d)
(Dados: ácido carbônico, Ka1
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para determinar a concentração de todas as espécies e o pH de quatro soluções diferentes. Vamos precisar entender sobre ácidos e bases, especialmente como eles se comportam em solução aquosa, e usar as constantes de dissociação ácida (Ka) fornecidas para calcular o pH.
Passo 2
Vamos começar com a primeira solução: ácido carbônico (
) 0,10 mol/L. O ácido carbônico é um ácido fraco que pode se dissociar em duas etapas, cada uma com sua própria constante de dissociação (
e
). Para encontrar o pH, precisamos determinar a concentração de íons
na solução.
Passo 3
Primeiro, escrevemos a equação de dissociação do
:
Usamos a constante de dissociação
. Com uma concentração inicial de 0,10 mol/L, configuramos uma tabela de ICE (Inicial, Variação, Equilíbrio) para encontrar a concentração de
.
Passo 4
Depois de calcular, descobrimos que a concentração de
está próxima de
mol/L. Para encontrar o pH, usamos a fórmula:
Substituindo, temos:
Passo 5
Agora, vamos para a segunda solução: carbonato de sódio (
) 0,10 mol/L. O
é um sal que se dissocia completamente em solução aquosa, liberando íons
e
. Precisamos determinar o pH dessa solução.
Passo 6
O
atua como uma base fraca, reagindo com a água para formar
e
. A constante de hidrólise (
) pode ser relacionada à constante ácida
do ácido carbônico usando a relação:
Onde
.
Passo 7
Calculamos a
:
Usando essa
, configuramos uma tabela de ICE para encontrar a concentração de
.
Passo 8
Após os cálculos, obtemos
mol/L. Para encontrar o pH, primeiro calculamos o pOH:
E então:
Passo 9
Seguimos para a terceira solução: ácido fosfórico (
) 0,10 mol/L. O ácido fosfórico é um ácido triprótico, ou seja, pode liberar três prótons, cada dissociação com sua constante
. Vamos determinar o pH dessa solução.
Passo 10
Considerando apenas a primeira dissociação, já que é a mais significativa:
Usamos
. Configuramos uma tabela de ICE para encontrar
.
Passo 11
Após os cálculos, obtemos
mol/L. Calculamos o pH:
Passo 12
Por último, temos a quarta solução: fosfato de sódio tricálcico (
) 0,10 mol/L. Esse sal se dissocia completamente em
e
. Vamos determinar o pH dessa solução.
Passo 13
O
é uma base conjugada do
, que por sua vez é conjugada do
. Vamos usar a constante
para relacionar com a
da reação reversa.
Passo 14
Configuramos uma tabela de ICE com
e resolução para
, que resulta em
mol/L. Calculamos o pOH:
E assim, o pH: