Encontre a concentração dos íons e o grau de ionização para as seguintes soluções de cafeína:
;
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:
çí

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:
çã

Resposta

A concentração dos íons na solução é aproximadamente e o grau de ionização é de 20,25 %.

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;
Estabeleça uma relação entre eles. Dado: .
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