A efedrina, um estimulante do sistema nervoso central, é usado em borrifadores nasais como um descongestionante. Esse composto é uma base orgânica fraca (
). 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?
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
mol/L de efedrina e o pH dessa solução é
. 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:
Isso porque a soma do pH e do pOH em água a
é sempre
. Então, se o pH é
, podemos encontrar o pOH:
Passo 3
Agora, vamos calcular a concentração de íons hidroxila (
) usando a relação entre pOH e
:
Rearranjando para encontrar
:
Passo 4
Como a efedrina (
) é uma base fraca, ela reage com a água da seguinte maneira:
No equilíbrio, a concentração inicial de efedrina é
. Vamos chamar a quantidade que reage de
. Assim:
- Concentração de efedrina no equilíbrio:
- Concentração de
no equilíbrio: - Concentração de
no equilíbrio: (a água também contribui, mas nesse caso vamos considerar apenas a contribuição da efedrina)
Passo 5
Podemos usar a constante de ionização da base (
) para relacionar essas concentrações. A expressão para
é:
Sabemos que:
Assumindo que
é pequeno em comparação com a concentração inicial, podemos simplificar:
E:
Então:
Passo 6
Como não temos o valor de
, mas temos o pH e as concentrações, podemos assumir que a principal contribuição para
vem da efedrina. Logo, podemos considerar:
Assim, as concentrações no equilíbrio são:
Resposta
As concentrações no equilíbrio são aproximadamente: