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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