Determine o pH de uma solução 0,1 mol / L do ácido fraco HA com Ka=1,0 times 10^-5, 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 Ka = 1,0 times 10^-5. 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:
HA rightarrow H^+ + A^-
Aqui, HA se dissocia em íons H⁺ e A⁻. A constante de dissociação ácida ( Ka) 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 ( Ka) é:
Ka = [H^+][A^-][HA]
Substituindo os valores da tabela ICE na expressão:
1,0 times 10^-5 = (x)(x)0,1 - x

Passo 5

Assumindo que x é pequeno comparado com 0,1 M, podemos simplificar a expressão:
1,0 times 10^-5 approx x^20,1
Multiplicando ambos os lados por 0,1:
x^2 = 1,0 times 10^-6

Passo 6

Resolvendo para x:
x = raiz1,0 times 10^-6 = 1,0 times 10^-3 , M
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⁺:
pH = -log[H^+] = -log(1,0 times 10^-3) = 3,0

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:
Grau de ionização = ( x0,1 ) times 100% = ( 0,0010,1 ) times 100% = 1% çã

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 %.

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