Um químico prepara uma solução padrão de ácido benzoico (massa molar, 122,13 g/mol) pela dissolução de 5,0 mu g dessa substância em 1,00 L de água. Embora a substância seja um ácido, uma estimativa com base na Equação 8.32 sugere que essa solução produzirá um pH 7,38 a 25^circ C. Qual erro foi cometido ao se estimar desse valor? O que deve ser feito para corrigir esse problema?

Passo 1

Vamos resumir o que o exercício está pedindo. Um químico preparou uma solução de ácido benzoico dissolvendo 5,0, mu g dessa substância em 1,00 litro de água. Com base na Equação 8.32, ele estimou que o pH dessa solução seria 7,38 a 25^circ C. A questão aqui é identificar qual erro foi cometido nessa estimativa e como corrigir esse erro.
Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de química sobre concentração, pH, e ácidos fracos, além de realizar cálculos de molaridade e usar a constante de dissociação ácida.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a massa de ácido benzoico de microgramas para gramas para facilitar os cálculos. Sabemos que:
5,0, mu g = 5,0 times 10^-6, g

Passo 3

Agora, vamos calcular o número de moles de ácido benzoico usando a massa molar fornecida ( 122,13, g/mol):
Número de mo<=s = MassaMassa molar = 5,0 times 10^-6, g122,13, g/mol approx 4,1 times 10^-8, mol ú

Passo 4

Com o número de moles, podemos determinar a concentração molar da solução. Como a substância foi dissolvida em 1,00 litro de água:
Concentração (M) = 4,1 times 10^-8, mol1,00, L = 4,1 times 10^-8, M çã

Passo 5

A estimativa do pH foi feita utilizando uma equação que provavelmente assume que o ácido benzoico se comporta como um ácido forte, ou seja, que ele se dissocia completamente em íons na solução. No entanto, o ácido benzoico é um ácido fraco, o que significa que ele não se dissocia completamente.

Passo 6

O erro cometido foi não considerar a ionização do ácido benzoico na água. Para ácidos fracos, é necessário usar a constante de dissociação ácida ( Ka) para calcular corretamente o pH, já que apenas uma parte do ácido se dissocia para formar íons hidrogênio ( H^+).

Passo 7

Para corrigir esse problema, devemos usar a expressão da constante de dissociação ácida:
Ka = [H^+][A^-][HA]
onde [H^+] é a concentração de íons hidrogênio, [A^-] é a concentração de íons conjugados, e [HA] é a concentração do ácido não dissociado. Usando o valor de Ka para o ácido benzoico, podemos calcular o pH de forma correta.

Resposta

O erro foi não considerar a ionização do ácido benzoico na solução, assumindo que ele se comporta como um ácido forte. Para corrigir, deve-se utilizar a constante de dissociação ácida ( Ka) do ácido benzoico ao calcular o pH, levando em conta sua natureza de ácido fraco.

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