Encontre a concentração dos íons e o grau de ionização para as seguintes soluções de cafeína:
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Estabeleça uma relação entre eles. Dado:
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Estabeleça uma relação entre eles. Dado:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para encontrar a concentração dos íons e o grau de ionização de uma solução de cafeína (
) com concentração de 0,010 M. A gente vai usar os conceitos de equilíbrio químico e constante de ionização (
) para isso.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que a cafeína pode atuar como uma base fraca em solução aquosa. A reação de ionização dela é:
Aqui, a cafeína (
) reage com a água para formar seu íon protonado (
) e íons hidroxila (
).
Passo 3
Vamos montar uma tabela de concentrarões para acompanhar a reação:
Passo 4
A constante de ionização
é dada por:
Substituindo os valores da tabela:
Passo 5
Como
é bem menor que 1, podemos assumir que
é bem menor que 0,010, então
. Assim, simplificamos a equação para:
Multiplicando ambos os lados por 0,010:
Calculando
:
Passo 6
Então, a concentração dos íons
e
é aproximadamente
.
Passo 7
Para encontrar o grau de ionização (
), usamos a fórmula:
Resposta
A concentração dos íons na solução é aproximadamente
e o grau de ionização é de 20,25 %.