Determine o pH de uma solução de NH4 NO3 D, 012 mol L^-1. Escreva todas as reações pertinentes.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício onde precisamos encontrar o pH de uma solução de NH4NO3 com uma concentração de 0,012 , mol , L^-1. Para isso, vamos usar conhecimentos de ácido e base, especificamente como lidar com sais que podem influenciar o pH da solução. Vamos precisar entender as reações que ocorrem quando o NH4NO3 se dissolve na água.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os íons que compõem o NH4NO3. Quando esse sal se dissolve na água, ele se dissocia completamente em íons:
NH4NO3 NH4^+ + NO3^-
Aqui, o íon NH4^+ é o cátion amônio e o íon NO3^- é o ânion nitrato.

Passo 3

Agora, vamos analisar o comportamento desses íons na água. O íon NH4^+ é a forma conjugada de um ácido fraco (NH₃), enquanto o íon NO3^- é a forma conjugada de um ácido forte (HNO₃).
Sabemos que íons conjugados de ácidos fortes não reagem significativamente com a água, ou seja, o NO3^- não vai afetar o pH da solução. Portanto, o NH4^+ será o responsável por determinar se a solução será ácida ou básica.

Passo 4

O íon NH4^+ pode doar um próton (H⁺) na água, agindo como um ácido. A reação que ocorre é:
NH4^+ + H2O rightarrow NH3 + H3O^+
Essa reação aumenta a concentração de íons hidroxônio ( H3O^+), o que torna a solução ácida.

Passo 5

Para calcular o pH, precisamos da constante de ionização ácida ( Ka) do NH4^+. Suponhamos que Ka = 5,6 times 10^-10 para o NH4^+. Usaremos a expressão de Ka:
Ka = [NH3][H3O^+][NH4^+]
Assumindo que a concentração inicial de NH4^+ é 0,012 , mol , L^-1 e que a variação na concentração devido à ionização é pequena, podemos simplificar a equação.

Passo 6

Vamos chamar a concentração de H3O^+ formada de x. Então:
Ka = x cdot x0,012 = x^20,012 = 5,6 times 10^-10
Resolvendo para x:
x^2 = 5,6 times 10^-10 times 0,012 = 6,72 times 10^-12
x = raiz6,72 times 10^-12 approx 8,2 times 10^-6 , mol , L^-1

Passo 7

Agora que temos a concentração de íons hidroxônio, podemos calcular o pH utilizando a fórmula:
pH = -log[H3O^+]
pH = -log(8,2 times 10^-6) approx 5,09

Resposta

O pH da solução de NH4NO3 é aproximadamente 5,09.

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