Explique que aproximações não são válidas nos cálculos para as seguintes soluções: Ácido sulfídrico 10^-6 mol L^-1

Passo 1

Então, a gente tem uma questão que pede para explicar quais aproximações não são válidas quando estamos fazendo cálculos para uma solução de ácido sulfídrico ( H2S) com concentração de 10^-6 , mol , L^-1. A matéria envolvida aqui é a química de ácidos e bases, especificamente o equilíbrio químico de ácidos fracos. Para resolver, vamos precisar entender como funciona a dissociação de um ácido fraco e quais suposições costumamos fazer nesses cálculos.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o ácido sulfídrico ( H2S) é um ácido fraco que se dissocia em água segundo a reação:
H2S rightarrow H^+ + HS^-
A constante de dissociação ácida ( Ka) dessa reação nos ajuda a calcular a concentração de íons hidrogênio ( H^+) na solução.

Passo 3

Em cálculos de ácidos fracos, a gente geralmente faz algumas aproximações para simplificar. Uma delas é assumir que a concentração inicial do ácido é aproximadamente igual à concentração de H^+ no equilíbrio. Ou seja, se a concentração inicial de H2S é C, então [H^+] approx C. Outra aproximação é ignorar a contribuição da água na formação de íons hidrogênio, já que a água também se ioniza:
H2O rightarrow H^+ + OH^-

Passo 4

No caso da nossa solução de H2S com concentração 10^-6 , mol , L^-1, essas aproximações tornam-se inválidas. Isso acontece porque a concentração de H^+ proveniente da ionização da água ( 1 times 10^-7 , mol , L^-1) é da mesma ordem de grandeza que a concentração inicial do ácido. Então, não dá para ignorar a autoionização da água ou assumir que [H^+] approx C.

Passo 5

Além disso, ao tentar aproximar que a dissociação do ácido é completa ou que o termo x na expressão do equilíbrio pode ser desprezado, estamo considerando mudanças muito pequenas nas concentrações, o que não é o caso aqui. Com uma concentração tão baixa, cada pequena mudança tem um impacto significativo no equilíbrio.

Passo 6

Portanto, para calcular corretamente o pH ou a concentração de íons na solução, precisamos resolver a equação de equilíbrio sem fazer essas simplificações. Isso geralmente envolve resolver uma equação quadrática para encontrar o valor real de [H^+].

Resposta

As aproximações de que a concentração de íons hidrogênio é aproximadamente igual à concentração inicial do ácido e de que a autoionização da água pode ser ignorada não são válidas para uma solução de ácido sulfídrico com concentração 10^-6 , mol , L^-1. Portanto, é necessário considerar completamente o equilíbrio da dissociação do ácido e a contribuição da água nos cálculos.

Exercícios relacionados