Informe o pH; pOH, [H^+], [OH^-] e grau de ionização de uma solução 0,015 mol / L de ácido acético (CH3COOH). Dados pKa=4,74

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa encontrar o pH, pOH, as concentrações de íons hidrogênio [H^+] e íons hidroxila [OH^-], além do grau de ionização de uma solução de ácido acético (CH3COOH) com concentração de 0,015 , mol/L. O pKa desse ácido é 4,74. Para isso, vamos usar conceitos de química de ácidos e bases, especialmente a dissociação de ácidos fracos e as relações entre pH e pOH.

Passo 2

Vamos começar encontrando a concentração de íons hidrogênio [H^+]. Como o ácido acético é um ácido fraco, ele se dissocia parcialmente na água. A equação de dissociação é:
CH3COOH rightarrow CH3COO^- + H^+
Sabemos que o pKa é 4,74, então primeiro vamos encontrar o Ka usando a relação:
Ka = 10^-pKa
Substituindo o valor:
Ka = 10^-4,74 approx 1,82 times 10^-5

Passo 3

Agora, usamos a expressão do Ka para ácidos fracos:
Ka = [CH3COO^-][H^+][CH3COOH]
Como a concentração inicial do ácido é 0,015 , mol/L e assumindo que x é a concentração de H^+ formada, temos:
Ka = x cdot x0,015 - x approx x^20,015
Como Ka é pequeno, podemos desconsiderar x em relação a 0,015:
1,82 times 10^-5 = x^20,015
Resolvendo para x:
x^2 = 1,82 times 10^-5 times 0,015 approx 2,73 times 10^-7
x = raiz2,73 times 10^-7 approx 5,23 times 10^-4 , mol/L
Então, [H^+] approx 5,23 times 10^-4 , mol/L.

Passo 4

Com [H^+] conhecido, podemos calcular o pH usando a fórmula:
pH = -log[H^+]
Substituindo:
pH = -log(5,23 times 10^-4) approx 3,28

Passo 5

Para encontrar o pOH, usamos a relação entre pH e pOH:
pH + pOH = 14
Então:
pOH = 14 - 3,28 = 10,72

Passo 6

Agora, vamos calcular a concentração de íons hidroxila [OH^-] usando o pOH:
[OH^-] = 10^-pOH = 10^-10,72 approx 1,91 times 10^-11 , mol/L

Passo 7

Para determinar o grau de ionização ( alpha), usamos a relação:
alpha = [H^+]C
Onde C é a concentração inicial do ácido, 0,015 , mol/L.
Substituindo:
alpha = 5,23 times 10^-40,015 approx 0,0349 , ou , 3,49%

Resposta

  • pH: 3,28
  • pOH: 10,72
  • [H^+]: 5,23 times 10^-4 , mol/L
  • [OH^-]: 1,91 times 10^-11 , mol/L
  • Grau de ionização: 3,49%

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