Explique que aproximações não são válidas nos cálculos para as seguintes soluções: Ácido sulfídrico

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 ( ) com concentração de . 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 ( ) é um ácido fraco que se dissocia em água segundo a reação:
A constante de dissociação ácida ( ) dessa reação nos ajuda a calcular a concentração de íons hidrogênio ( ) 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 no equilíbrio. Ou seja, se a concentração inicial de é , então . Outra aproximação é ignorar a contribuição da água na formação de íons hidrogênio, já que a água também se ioniza:

Passo 4

No caso da nossa solução de com concentração , essas aproximações tornam-se inválidas. Isso acontece porque a concentração de proveniente da ionização da água ( ) é da mesma ordem de grandeza que a concentração inicial do ácido. Então, não dá para ignorar a autoionização da água ou assumir que .

Passo 5

Além disso, ao tentar aproximar que a dissociação do ácido é completa ou que o termo 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 .

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 . Portanto, é necessário considerar completamente o equilíbrio da dissociação do ácido e a contribuição da água nos cálculos.

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Preveja se o pH das soluções aquosas dos sais abaixo será igual 7 , ou .
a)
b) KI
c) NaF
d)
e) (acetato de bário)