Um eletrodo combinado de vidro é utilizado para medir o pH de soluções desconhecidas. Quando o eletrodo é imerso em um tampão padrão de
, o potencial medido é de
. Os seguintes potenciais são obtidos quando o tampão é substituído por soluções desconhecidas:
(b)
Calcule o pH das soluções desconhecidas (b) usando a relação entre o potencial medido e o pH .
(b)
Calcule o pH das soluções desconhecidas (b) usando a relação entre o potencial medido e o pH .
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o pH de uma solução desconhecida usando um eletrodo de vidro que mede o potencial elétrico. O conteúdo aqui envolve eletroquímica, mais especificamente a relação entre potencial elétrico e pH através da equação de Nernst. Para resolver, vamos precisar entender como essa relação funciona e aplicar a fórmula correta.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a equação de Nernst, que relaciona o potencial medido (
) à concentração de íons hidrogênio (
, que está ligada ao pH). A fórmula básica é:
Aqui,
é o potencial padrão,
é o número de elétrons transferidos na reação (para o eletrodo de vidro,
), e
é a concentração de íons hidrogênio.
Passo 3
Sabemos que no tampão padrão de pH 7,000, o potencial medido é
. Vamos usar isso para encontrar a relação simplificada. Substituindo na equação:
Isso confirma que em pH 7,
M, o que está correto.
Passo 4
Agora, queremos encontrar o pH da solução desconhecida que deu um potencial de
. Vamos rearranjar a equação de Nernst para resolver para
:
Substituindo
:
Passo 5
Calculando
:
Agora, o pH é definido como:
Então:
Resposta
O pH da solução desconhecida (b) é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Qual é a principal aplicação do eletrodo combinado de vidro na potenciometria?
A) Medir o potencial redox das soluções.
B) Determinar a condutividade de soluções aquosas.
C) Medir o pH de soluções.
D) Avaliar a concentração de íons metálicos em solução.
E) Analisar a absorção de luz em soluções.
A) Medir o potencial redox das soluções.
B) Determinar a condutividade de soluções aquosas.
C) Medir o pH de soluções.
D) Avaliar a concentração de íons metálicos em solução.
E) Analisar a absorção de luz em soluções.
Na equação de Nernst, qual é o efeito de um aumento na concentração do íon em solução?
A) O potencial da célula aumenta linearmente.
B) O potencial da célula diminui linearmente.
C) O potencial da célula aumenta de forma logarítmica.
D) O potencial da célula diminui de forma logarítmica.
E) O potencial da célula não é afetado pela concentração do íon.
A) O potencial da célula aumenta linearmente.
B) O potencial da célula diminui linearmente.
C) O potencial da célula aumenta de forma logarítmica.
D) O potencial da célula diminui de forma logarítmica.
E) O potencial da célula não é afetado pela concentração do íon.
Na titulação potenciométrica, qual é o ponto de equivalência?
A) O ponto onde a curva de titulação atinge o valor máximo de potencial.
B) O ponto onde a concentração do ácido é igual à concentração da base.
C) O ponto onde o pH da solução é igual a 7.
D) O ponto onde o potencial da célula muda rapidamente e de forma acentuada com a adição de um titulado.
E) O ponto onde a solução de titulação é completamente neutra.
A) O ponto onde a curva de titulação atinge o valor máximo de potencial.
B) O ponto onde a concentração do ácido é igual à concentração da base.
C) O ponto onde o pH da solução é igual a 7.
D) O ponto onde o potencial da célula muda rapidamente e de forma acentuada com a adição de um titulado.
E) O ponto onde a solução de titulação é completamente neutra.
Qual das seguintes afirmações é verdadeira sobre o eletrodo de referência na potenciometria?
A) O eletrodo de referência deve ter um potencial variável para calibrar a célula.
B) O eletrodo de referência deve ter um potencial constante e conhecido.
C) O eletrodo de referência não precisa ser estável ao longo do tempo.
D) O eletrodo de referência é usado para medir a concentração do íon analisado.
E) O eletrodo de referência é o eletrodo onde ocorre a reação redox principal.
A) O eletrodo de referência deve ter um potencial variável para calibrar a célula.
B) O eletrodo de referência deve ter um potencial constante e conhecido.
C) O eletrodo de referência não precisa ser estável ao longo do tempo.
D) O eletrodo de referência é usado para medir a concentração do íon analisado.
E) O eletrodo de referência é o eletrodo onde ocorre a reação redox principal.