1. Determine o pH de uma solução de ácido fórmico (HCOOH), com um hidrogênio ionizável, na concentração de 0,001 mol / L Ka=1,8 times 10^-4

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse problema de encontrar o pH de uma solução de ácido fórmico. A gente vai trabalhar com conceitos de equilíbrio químico e ácidos fracos. Precisamos saber a concentração do ácido, que é 0,001 mol / L, e a constante de ionização ( Ka), que é 1,8 times 10^-4. Vamos precisar usar a fórmula da constante de dissociação ácida para calcular o pH.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação de ionização do ácido fórmico ( HCOOH) na água:
HCOOH rightarrow H^+ + HCOO^-
Isso mostra que o ácido fórmico se dissocia em íons de hidrogênio ( H^+) e íons formiato ( HCOO^-).

Passo 3

Vamos definir as concentrações iniciais e as mudanças que ocorrem durante a ionização. Inicialmente, temos:
  • [HCOOH] = 0,001 , mol/L
  • [H^+] = 0
  • [HCOO^-] = 0
Durante a ionização, vamos supor que x moles por litro de HCOOH se transformam em íons:
  • [HCOOH] vai diminuir para 0,001 - x
  • [H^+] vai aumentar para x
  • [HCOO^-] vai aumentar para x

Passo 4

A constante de ionização ácida ( Ka) é dada por:
Ka = [H^+][HCOO^-][HCOOH]
Substituindo as concentrações que definimos:
1,8 times 10^-4 = x cdot x0,001 - x = x^20,001 - x

Passo 5

Como o ácido é fraco e a concentração inicial é baixa, podemos fazer a aproximação de que x é muito menor que 0,001. Assim, simplificamos a equação para:
1,8 times 10^-4 approx x^20,001
Multiplicando ambos os lados por 0,001:
x^2 = 1,8 times 10^-4 times 0,001 = 1,8 times 10^-7
Agora, tiramos a raiz quadrada para encontrar x:
x = raiz1,8 times 10^-7 approx 1,34 times 10^-4 , mol/L

Passo 6

O pH é calculado usando a fórmula:
pH = -log10 [H^+]
Substituindo o valor de x que encontramos:
pH = -log10(1,34 times 10^-4) approx 3,87

Resposta

O pH da solução de ácido fórmico é aproximadamente 3,87.

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