Qual o pH de uma solução formada por NH3 0,20 mol. L^-1 e NH4 Cl 0,15 mol L^-1 ?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse problema juntos! A questão pede para encontrarmos o pH de uma solução formada por NH3 a 0,20 mol/L e NH4Cl a 0,15 mol/L. Isso está relacionado à química de soluções, especificamente a soluções tampão que resistem a variações de pH. Para resolver isso, vamos precisar entender como funcionam os tampões e utilizar a equação de Henderson-Hasselbalch.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os componentes da solução tampão. Temos NH3, que é uma base fraca, e NH4Cl, que é um sal que se dissocia completamente em íons NH4^+ e Cl^-. O NH4^+ atua como o ácido conjugado da base NH3.

Passo 3

Agora, precisamos saber a constante de dissociação da base fraca NH3, que é chamada de Kb. Para o NH3, o Kb é aproximadamente 1,8 times 10^-5. Isso nos ajuda a relacionar Kb com a constante ácida Ka do NH4^+ usando a relação Ka times Kb = Kw, onde Kw é a constante de ionização da água ( 1,0 times 10^-14 a 25°C).

Passo 4

Vamos calcular o Ka do NH4^+ usando a relação mencionada:
Ka = KwKb = 1,0 times 10^-141,8 times 10^-5 approx 5,56 times 10^-10

Passo 5

Com o Ka conhecido, podemos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para soluções tampão, que é:
pH = pKa + log([base][ácido]) á
Aqui, a base é o NH3 e o ácido é o NH4^+.

Passo 6

Primeiro, calculamos a pKa:
pKa = -log(Ka) = -log(5,56 times 10^-10) approx 9,25

Passo 7

Agora, substituímos os valores na equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = 9,25 + log(0,200,15)
Calculando a razão:
0,200,15 = 43 approx 1,333

Passo 8

Calculamos o logaritmo dessa razão:
log(1,333) approx 0,125

Passo 9

Finalmente, somamos os valores para encontrar o pH:
pH = 9,25 + 0,125 = 9,375

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 9,38.

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