Encontre a concentração de todas as espécies e o pH, após verifique se as aproximações são adequadas, para uma solução de: NH4 Cl 1 times 10^-6 mol L^-1;

Passo 1

Vamos resolver o exercício onde precisamos encontrar a concentração de todas as espécies e o pH de uma solução de NH4 Cl com concentração 1 times 10^-6 mol L^-1. Para isso, vamos usar conceitos de química de soluções e equilíbrio ácido-base, focando na hidrólise de sais.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é NH4Cl. Esse composto é um sal formado pelos íons NH4^+ (íon amônio) e Cl^- (íon cloreto). Quando o NH4Cl se dissolve em água, ele se dissocia completamente da seguinte forma:
NH4Cl NH4^+ + Cl^-

Passo 3

Agora, precisamos analisar o que acontece com esses íons em solução. O íon Cl^- é derivado de um ácido forte ( HCl) e, portanto, não sofre hidrólise significativa na água, permanecendo como Cl^-. Já o íon NH4^+ é um cátion ácido e pode reagir com a água, sofrendo hidrólise:
NH4^+ + H2O <=ftharpoons NH3 + H3O^+

Passo 4

Para encontrar o pH da solução, precisamos determinar a concentração dos íons H3O^+. Vamos usar a constante de hidrólise ( Kh) do NH4^+, que está relacionada à constante de dissociação da base conjugada NH3 ( Kb) pela relação:
Kh = KwKb
onde Kw = 1 times 10^-14 (constante de ionização da água).

Passo 5

A concentração inicial de NH4^+ é 1 times 10^-6 mol L^-1. Vamos chamar a concentração de H3O^+ formada de x. A equação da hidrólise fica:
x^2 = Kh cdot [NH4^+]
Resolvendo para x:
x = raizKh cdot [NH4^+]

Passo 6

Primeiro, calculamos Kh usando Kb da NH3, que é 1.8 times 10^-5:
Kh = 1 times 10^-141.8 times 10^-5 approx 5.56 times 10^-10
Agora, substituímos na equação para x:
x = raiz5.56 times 10^-10 times 1 times 10^-6 = raiz5.56 times 10^-16 approx 7.46 times 10^-8 mol L^-1

Passo 7

Com a concentração de H3O^+ encontrada, calculamos o pH:
pH = -log(7.46 times 10^-8) approx 7.13

Passo 8

Por fim, vamos verificar se as aproximações feitas são adequadas. Já que x = 7.46 times 10^-8 mol L^-1 é muito menor que a concentração inicial de NH4^+ ( 1 times 10^-6 mol L^-1), podemos considerar que as aproximações utilizadas são válidas.

Resposta

A concentração das espécies na solução é:
  • [NH4^+] = 1 times 10^-6 mol L^-1
  • [Cl^-] = 1 times 10^-6 mol L^-1
  • [H3O^+] = 7.46 times 10^-8 mol L^-1
O pH da solução é aproximadamente 7.13.

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