Encontre a concentração de todas as espécies e o
para uma solução de
(ácido hipocloroso)
. Verifique se as aproximações são adequadas. Caso não sejam adequadas, resolva sem considerar uma das equações. Verifique as aproximações. Se ainda assim a aproximação não for adequada, apenas explique as aproximações incorretas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede pra gente encontrar a concentração de todas as espécies químicas e o pH de uma solução bem fraquinha de ácido hipocloroso (HClO) com concentração de
mol/L. Isso envolve conceitos de química ácido-base, especialmente sobre como ácidos fracos se comportam na água. Vamos precisar saber como configurar as equações de equilíbrio e verificar se podemos simplificar as contas usando algumas aproximações.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o ácido hipocloroso
se dissocia em água da seguinte forma:
Como
é um ácido fraco, ele não se dissocia completamente. A constante de ionização ácida (
) para o
é aproximadamente
.
Passo 3
Vamos montar a expressão para a constante de ionização ácida:
Sabemos que a concentração inicial de
é
mol/L. Vamos chamar a quantidade que se dissocia de
. Assim:
Substituindo na expressão do
:
Passo 4
Agora, vamos verificar se podemos fazer a aproximação
. Isso é válido se
for muito menor que
. Vamos assumir isso e simplificar a equação:
Passo 5
Agora, precisamos verificar se a nossa aproximação foi válida. Comparando
com a concentração inicial:
Como
é cerca de 59% da concentração inicial, nossa aproximação de
não é muito precisa. Portanto, precisamos resolver sem essa aproximação.
Passo 6
Vamos resolver a equação exata:
Multiplicando ambos os lados por
:
Essa é uma equação quadrática na forma
. Vamos resolver usando a fórmula de Bhaskara:
Aqui,
,
e
.
Calculando o discriminante:
Então:
Desconsideramos a solução negativa, então:
Passo 7
Agora que temos
mol/L, que é a concentração de
e
, podemos calcular o pH:
Passo 8
Vamos conferir as concentrações finais:
Resposta
A concentração das espécies na solução é:
-
mol/L -
mol/L -
mol/L
O pH da solução é aproximadamente 6.24.
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