Encontre a concentração dos íons e o grau de ionização para as seguintes soluções de cafeína:
;
Estabeleça uma relação entre eles. Dado:
.
Estabeleça uma relação entre eles. Dado:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente encontrar a concentração dos íons e o grau de ionização para uma solução de cafeína
com concentração 0,10 M. Além disso, precisamos estabelecer uma relação entre eles. Vamos usar o conceito de equilíbrio de ionização e a constante de ionização base (
), que aqui é
.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que a cafeína pode se comportar como uma base na água, se ionizando parcialmente. A reação de ionização seria algo como:
Aqui, a cafeína aceita um próton da água, formando íons cafeínio (
) e íons hidroxila (
).
Passo 3
Vamos definir o grau de ionização como
, que representa a fração da cafeína que ioniza. Assim, se a concentração inicial é 0,10 M, a concentração de íons formados será
.
Passo 4
A constante de ionização base (
) é dada por:
Substituindo as concentrações em termos de
:
Passo 5
Simplificando a equação:
Assumindo que
é pequeno, podemos aproximar
, então:
Passo 6
Resolvendo para
:
Então, o grau de ionização é aproximadamente 6,4%.
Passo 7
Agora, vamos encontrar a concentração dos íons formados:
Resposta
A concentração dos íons
e
é de aproximadamente
cada, e o grau de ionização da solução é de 6,4%.
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;
Estabeleça uma relação entre eles. Dado: .
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