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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;
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?