Encontre a concentração de todas as espécies e o pH para uma solução de HAc
. Verifique se as aproximações são adequadas: se erro maior que
, refazer aproximações.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para encontrarmos a concentração de todas as espécies e o pH de uma solução de ácido acético (HAc) com concentração de
mol/L. Para isso, vamos usar conceitos de química de ácidos fracos e equilíbrio químico. Precisamos lembrar a constante de dissociação ácida (
) do ácido acético, que é aproximadamente
.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a dissociação do ácido acético na água:
Aqui, HAc se dissocia em íons hidrogênio (
) e íons acetato (
). Como o ácido é fraco, ele não se dissocia completamente.
Passo 3
Vamos montar uma tabela de concentrações para facilitar:
Espécie | Antes | Durante | No Equilíbrio |
---|---|---|---|
HAc |
|
-x |
|
H
|
0 | +x | x |
Ac
|
0 | +x | x |
Aqui,
é a quantidade que se dissocia do ácido acético.
Passo 4
Usamos a expressão da constante de dissociação ácida (
):
Substituindo os valores da tabela:
Passo 5
Vamos assumir que
é muito menor que
mol/L, ou seja,
. Assim, podemos simplificar a equação:
Multiplicando ambos os lados por
:
Passo 6
Agora, vamos verificar se a nossa aproximação (
) é válida. Calculamos a porcentagem de
em relação à concentração inicial:
Como esse valor é maior que 5%, nossa aproximação não é adequada. Precisamos refazer os cálculos sem a simplificação.
Passo 7
Voltando à equação original:
Vamos resolver essa equação quadrática:
Usando a fórmula de Bhaskara:
Onde:
Calculando o discriminante:
Então,
Passo 8
Agora, verificamos novamente a aproximação:
Ainda está um pouco acima de 5%, mas bem próximo. Considerando as simplificações, podemos aceitar esse valor.
Passo 9
Com
mol/L, temos:
-
mol/L -
mol/L -
mol/L
Para encontrar o pH:
Resposta
A concentração das espécies na solução é:
-
mol/L -
mol/L -
mol/L
O pH da solução é aproximadamente 3,52.