Encontre a concentração de todas as espécies e o
, após verifique se as aproximações são adequadas, para uma solução de:
(considere apenas a presença de
e
);
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente encontrar as concentrações de todas as espécies presentes e o pH de uma solução de carbonato de sódio (
) com concentração de
. Vamos focar apenas na presença dos íons carbonato (
) e bicarbonato (
). Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco de equilíbrio químico e cálculos de pH usando constantes de ionização (
).
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que acontece quando o carbonato de sódio se dissolve na água. Ele se dissocia completamente em íons sódio (
) e carbonato (
):
Assim, a concentração inicial de
será
.
Passo 3
Agora, o íon carbonato (
) pode reagir com a água para formar bicarbonato (
) e hidroxila (
):
Essa reação é uma base conjugada, e a constante de ionização que vamos usar é a
do carbonato. Mas como o exercício menciona
, vamos relacionar
e
para facilitar.
Passo 4
Sabemos que:
Onde
a
.
O exercício nos dá
, que é a constante de ionização do
:
Para encontrar
do
, usamos:
Passo 5
Assumindo que
para o bicarbonato é
, calculamos
:
Passo 6
Agora, configuramos a equação de equilíbrio para a reação da água com o carbonato:
Vamos chamar a variação de concentração de
que reage de
:
A gente pode ignorar o
no denominador porque
é bem menor comparado à concentração inicial.
Passo 7
Resolvendo para
:
Então, a concentração de
é
e de
também
.
Passo 8
A concentração final de
será:
Passo 9
Agora, vamos calcular o pH. Primeiro, encontramos o pOH usando a concentração de
:
E então:
Resposta
As concentrações finais são:
O pH da solução é aproximadamente
. As aproximações utilizadas são adequadas, já que
é bem menor que a concentração inicial.
Exercícios relacionados
Verifique se sais abaixo alteram o pH da água. Caso positivo, mostre através de reações se o
deve ser ácido ou básico. Por fim, ordene todos os sais em função do
crescente para soluções de mesma concentração (ordem crescente de
). Não necessita cálculo NaAc (acetato de sódio)
Qual das soluções é mais ácida (ambas em mesma concentração):
ou
O que é hidrólise? Pode-se dizer que é uma reação diferente daquelas estudadas com ácidos e bases fracas?
Qual das soluções é mais ácida (ambas em mesma concentração):
ou