Ao se preparar uma solução aquosa de trimetilamina, de concentração na faixa de 0,1 a , qual faixa de valor de se espera obter dessa solução? Argumente utilizando a teoria ácido-base de Bronsted-Lowry.

Passo 1

Então, vamos lá! Você precisa descobrir qual será a faixa de pH quando preparar uma solução de trimetilamina com concentrações entre 0,1 e 1,0 mol/L. Para isso, vamos usar a teoria ácido-base de Brønsted-Lowry, que basicamente nos ajuda a entender como ácidos e bases reagem em solução. Vamos precisar conhecer a constante de basicidade ( ) da trimetilamina e usar algumas fórmulas de equilíbrio químico para encontrar o pH.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a trimetilamina. Ela é uma base de Brønsted-Lowry, o que significa que ela pode aceitar prótons (H ) de água. A reação de dissociação da trimetilamina na água pode ser representada assim:
Aqui, a trimetilamina ( ) está aceitando um próton da água, formando o íon trimetilamônio ( ) e íons hidróxido ( ), que são responsáveis por tornar a solução básica.

Passo 3

Para encontrar o pH da solução, precisamos calcular a concentração de íons hidróxido ( ) produzidos pela trimetilamina. Para isso, usamos a constante de basicidade ( ) da trimetilamina. O representa a força da base e está relacionado pelo equilíbrio da reação acima:
Pesquisando, encontramos que o da trimetilamina é aproximadamente .

Passo 4

Vamos considerar uma solução de 0,1 mol/L de trimetilamina primeiro. Suponha que seja a concentração de formada na reação de dissociação.
Aqui, assumimos que é muito menor que 0,1, então .
Resolvendo para :
Então, .

Passo 5

Agora, para encontrar o pH, primeiro calculamos o pOH:
E lembrando que:
Então:

Passo 6

Agora, vamos repetir o processo para uma solução de 1,0 mol/L de trimetilamina.
Então, .
Calculando o pOH:
E o pH:

Resposta

A faixa de pH esperada para soluções aquosas de trimetilamina com concentrações entre 0,1 a 1,0 mol/L é de aproximadamente 11,85 a 12,35.

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