Determine o pH de uma solução
do ácido fraco HA com
, as concentrações de todas as espécies no equilibrio e o seu grau de ionização.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente determinar o pH de uma solução de ácido fraco HA com concentração de 0,1 mol/L e constante de dissociação ácida
. Além disso, temos que achar as concentrações de todas as espécies no equilíbrio e o grau de ionização. Vamos usar conceitos de equilíbrio químico e cálculos de ionização de ácidos fracos para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação de dissociação do ácido fraco HA:
Aqui, HA se dissocia em íons H⁺ e A⁻. A constante de dissociação ácida (
) nos ajuda a entender o quanto o ácido se ioniza em solução.
Passo 3
Vamos montar uma tabela ICE (Initial, Change, Equilibrium) para organizar as concentrações:
HA | H⁺ | A⁻ | |
---|---|---|---|
Inicial (I) | 0,1 M | 0 M | 0 M |
Variação © | -x | +x | +x |
Equilíbrio (E) | 0,1 - x | x | x |
Aqui, x representa a quantidade de HA que se ioniza.
Passo 4
A expressão da constante de dissociação ácida (
) é:
Substituindo os valores da tabela ICE na expressão:
Passo 5
Assumindo que x é pequeno comparado com 0,1 M, podemos simplificar a expressão:
Multiplicando ambos os lados por 0,1:
Passo 6
Resolvendo para x:
Esse valor de x representa a concentração de íons H⁺ e A⁻ no equilíbrio.
Passo 7
Agora, calculamos o pH usando a concentração de H⁺:
Passo 8
Vamos determinar as concentrações no equilíbrio:
- [HA] = 0,1 - x = 0,1 - 0,001 = 0,099 M
- [H⁺] = x = 0,001 M
- [A⁻] = x = 0,001 M
Passo 9
Por fim, calculamos o grau de ionização, que é a porcentagem de HA que se ioniza:
Resposta
O pH da solução é 3,0. As concentrações no equilíbrio são [HA] = 0,099 M, [H⁺] = 0,001 M e [A⁻] = 0,001 M. O grau de ionização do ácido HA é de 1 %.