Determine o pH e a concentração de todas as espécies em uma solução (resolva por balanços + Keq + aproximações): Anilina 10^-3 mol L^-1;

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para calcular o pH e a concentração de todas as espécies em uma solução de anilina com concentração de mol/L. Isso envolve química de ácido-base, especificamente trabalhando com bases fracas. Vamos precisar usar balanços de massa, a constante de equilíbrio ( ) e algumas aproximações para simplificar os cálculos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a anilina. A anilina ( C6H5NH2 + H2O <=ftharpoons C6H5NH3^+ + OH^- ) é uma base fraca que pode aceitar um próton ( ) da água, formando o íon anilínio ( ) e o íon hidróxido ( ). A reação de equilíbrio é:

Passo 3

Precisamos achar a constante de base ( ) da anilina para usar na nossa equação de equilíbrio. Supondo que o valor de para a anilina seja (esse valor pode variar dependendo da fonte, mas vamos usar esse para nosso cálculo).

Passo 4

Agora, vamos estabelecer as concentrações iniciais e as mudanças que ocorrem durante a reação. Inicialmente, temos:
  • mol/L
  • mol/L
  • mol/L
Durante a reação, uma quantidade de anilina reage, então:

Passo 5

Substituímos esses valores na expressão da constante de base:
Kb = [C6H5NH3^+][OH^-][C6H5NH2] = x cdot x10^-3 - x = x^210^-3 - x
Como Kb approx x^210^-3 é muito pequeno, podemos assumir que é muito menor que , então . Isso simplifica a equação para:

Passo 6

Resolvendo para x^2 = Kb times 10^-3 = 4,3 times 10^-10 times 10^-3 = 4,3 times 10^-13 :
x = raiz4,3 times 10^-13 approx 6,56 times 10^-7 mol/L
Aqui, representa a concentração de e de .

Passo 7

Agora, vamos calcular o pOH da solução:
pOH = -log [OH^-] = -log (6,56 times 10^-7) approx 6,18
E, sabendo que pH = 14 - pOH = 14 - 6,18 = 7,82 , podemos encontrar o pH:

Resposta

O pH da solução de anilina mol/L é aproximadamente 7,82. As concentrações das espécies presentes na solução são:
  • Anilina ( ): mol/L
  • Íon anilínio ( ): mol/L
  • Íon hidróxido ( ): mol/L

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