Determine as concentrações de todas as espécies presentes em uma solução de fluoreto de potássio (KF) 0,3 mol L ^1 e determine o pH da solução. (ácido fluorídrico -Ka=7,4 times 10^-4 ) [Resposta; pH=8,3 ]

Passo 1

Vamos resolver um problema de química envolvendo a determinação das concentrações das espécies em uma solução de fluoreto de potássio (KF) 0,3 mol L⁻¹ e calcular o pH dessa solução. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio ácido-base e a constante de dissociação ácida ( Ka) do ácido fluorídrico (HF).

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a dissociação do KF na água:
KF K^+ + F^-
Como o KF é um sal forte, ele se dissocia completamente. Portanto, a concentração de K^+ e F^- será igual à concentração inicial de KF, ou seja, 0,3 mol L⁻¹.

Passo 3

Agora, vamos focar no íon fluoreto ( F^-). Esse íon pode atuar como uma base, reagindo com a água para formar HF e íons hidroxila ( OH^-):
F^- + H2O rightarrows HF + OH^-
Vamos chamar a concentração de OH^- formada de x.

Passo 4

Precisamos calcular a constante de basicidade ( Kb) para o íon fluoreto. Sabemos que:
Kb = KwKa
Onde Kw é a constante de ionização da água ( 1,0 times 10^-14) e Ka é a constante de dissociação ácida do HF ( 7,4 times 10^-4). Então,
Kb = 1,0 times 10^-147,4 times 10^-4 approx 1,35 times 10^-11

Passo 5

Agora, vamos montar a expressão para Kb usando as concentrações em equilíbrio:
Kb = [HF][OH^-][F^-]
Substituindo os valores conhecidos:
1,35 times 10^-11 = x cdot x0,3 - x approx x^20,3
Assumimos que x é muito pequeno comparado a 0,3, então simplificamos para:
x^2 = 1,35 times 10^-11 times 0,3 = 4,05 times 10^-12

Passo 6

Resolvendo para x:
x = raiz4,05 times 10^-12 approx 6,36 times 10^-6 , molL^-1
Essa é a concentração de íons OH^- na solução.

Passo 7

Agora, vamos calcular o pOH da solução:
pOH = -log [OH^-] = -log (6,36 times 10^-6) approx 5,2

Passo 8

Finalmente, o pH da solução é calculado usando a relação entre pH e pOH:
pH = 14 - pOH = 14 - 5,2 = 8,8

Resposta

pH=8,3

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