Determine o pH e a concentração de todas as espécies em uma solução (resolva por balanços + Keq + aproximações): ;

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa determinar o pH e a concentração de todas as espécies em uma solução de com concentração inicial de . Vamos usar balanços químico, a constante de equilíbrio ( ) e algumas aproximações para facilitar a conta.
Para isso, vamos precisar saber como a amônia ( ) se comporta em água, qual a constante de ionização dela e aplicar essas informações passo a passo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a reação que ocorre quando a amônia se dissolve em água. A amônia é uma base fraca e reage com a água da seguinte forma:
Aqui, a amônia ( ) recebe um próton ( ) da água, formando ion amônio ( ) e hidróxido ( ).

Passo 3

Agora, vamos definir as concentrações iniciais, as variações durante a reação e as concentrações de equilíbrio.
  • Concentração inicial:
    • :
    • :
    • :
  • Variações:
    • diminui:
    • aumenta:
    • aumenta:
  • Concentrações no equilíbrio:
    • :
    • :
    • :

Passo 4

Precisamos da constante de ionização da amônia, que é conhecida como . O valor de para é aproximadamente .
A expressão da constante de equilíbrio para essa reação é:
Substituindo as concentrações de equilíbrio:

Passo 5

Como é bem pequeno comparado com a concentração inicial de , podemos fazer uma aproximação: . Isso simplifica a equação para:
Agora, resolvemos para :

Passo 6

Com o valor de encontrado, podemos determinar as concentrações no equilíbrio:
  • :
  • :
  • :

Passo 7

Para encontrar o pH, precisamos primeiro calcular o pOH usando a concentração de :
Agora, sabemos que:
Então:

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 10,63. As concentrações no equilíbrio são:

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