A efedrina, um estimulante do sistema nervoso central, é usado em borrifadores nasais como um descongestionante. Esse composto é uma base orgânica fraca ( C10 H5 ON ). Uma solução de 0,035 mol/L de efedrina tem pH de 11,33.
a. Quais são as concentrações no equilíbrio de todas as espécies?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a efedrina, que é uma base orgânica fraca usada como descongestionante. Temos uma solução com concentração de 0,035 mol/L de efedrina e o pH dessa solução é 11,33. Nosso objetivo aqui é encontrar as concentrações no equilíbrio de todas as espécies presentes na solução. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de equilíbrio químico e cálculos relacionados ao pH e pOH.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a relação entre pH e pOH. Sabemos que:
pH + pOH = 14
Isso porque a soma do pH e do pOH em água a 25°C é sempre 14. Então, se o pH é 11,33, podemos encontrar o pOH:
pOH = 14 - pH = 14 - 11,33 = 2,67

Passo 3

Agora, vamos calcular a concentração de íons hidroxila ( OH^-) usando a relação entre pOH e OH^-:
pOH = -log[OH^-]
Rearranjando para encontrar [OH^-]:
[OH^-] = 10^-pOH = 10^-2,67 approx 2,14 times 10^-3 mol/L

Passo 4

Como a efedrina ( C10H5ON) é uma base fraca, ela reage com a água da seguinte maneira:
C10H5ON + H2O rightarrow C10H5ONH^+ + OH^-
No equilíbrio, a concentração inicial de efedrina é 0,035 mol/L. Vamos chamar a quantidade que reage de x. Assim:
  • Concentração de efedrina no equilíbrio: 0,035 - x
  • Concentração de C10H5ONH^+ no equilíbrio: x
  • Concentração de OH^- no equilíbrio: x + 2,14 times 10^-3 (a água também contribui, mas nesse caso vamos considerar apenas a contribuição da efedrina)

Passo 5

Podemos usar a constante de ionização da base ( Kb) para relacionar essas concentrações. A expressão para Kb é:
Kb = [C10H5ONH^+][OH^-][C10H5ON]
Sabemos que:
[OH^-] = 2,14 times 10^-3 mol/L
Assumindo que x é pequeno em comparação com a concentração inicial, podemos simplificar:
[C10H5ON] approx 0,035 mol/L
E:
[C10H5ONH^+] approx x
Então:
Kb approx x times 2,14 times 10^-30,035

Passo 6

Como não temos o valor de Kb, mas temos o pH e as concentrações, podemos assumir que a principal contribuição para [OH^-] vem da efedrina. Logo, podemos considerar:
x approx 2,14 times 10^-3 mol/L
Assim, as concentrações no equilíbrio são:
  • [C10H5ON] = 0,035 - 2,14 times 10^-3 approx 0,0329 mol/L
  • [C10H5ONH^+] = 2,14 times 10^-3 mol/L
  • [OH^-] = 2,14 times 10^-3 mol/L

Resposta

As concentrações no equilíbrio são aproximadamente:
  • [C10H5ON] = 0,0329 mol/L
  • [C10H5ONH^+] = 2,14 times 10^-3 mol/L
  • [OH^-] = 2,14 times 10^-3 mol/L

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