Para a resoluções destes exercícios, considere a dissociação parcial dos ácidos em água. Para cada questão escreva a reação química, a equação de equilíbrio, e calcule, no equilíbrio: [H3 O^+],[OH^-], pH, pOH, Kb, pKa, pKb, e a concentração do ânion formado.
HAc 0,01 mol L^-1 cdot Ka=1,8 times 10^-5

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem ácidos fracos que se dissociam parcialmente na água. O ácido que vamos trabalhar é o ácido acético (HAc) com concentração de 0,01 mol/L e constante de dissociação ácida . Vamos precisar escrever a reação química, a equação de equilíbrio e calcular várias coisas no equilíbrio, como [H₃O⁺], [OH⁻], pH, pOH, , , e a concentração do ânion formado.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a reação de dissociação do ácido acético na água. Ácidos fracos não se dissociam completamente, então a reação fica assim:
HAc <=ftharpoons H^+ + Ac^-
Aqui, HAc é o ácido acético, H⁺ é o próton liberado e Ac⁻ é o ânion acetato formado.

Passo 3

Agora, vamos escrever a expressão da constante de equilíbrio Ka = [H^+][Ac^-][HAc] para essa reação:
Sabemos que .

Passo 4

Vamos usar o método de aproximação para ácidos fracos. Inicialmente, consideramos que a concentração de H⁺ e Ac⁻ formados é igual a x, e a concentração de HAc que se dissociou também é x. Assim:
Ka = x cdot x0,01 - x approx x^20,01
Como é pequeno, assumimos que é bem menor que 0,01, então podemos simplificar para .

Passo 5

Resolvendo para x:
x^2 = Ka times 0,01
x^2 = 1,8 times 10^-5 times 1 times 10^-2
x^2 = 1,8 times 10^-7
x = raiz1,8 times 10^-7
x approx 1,34 times 10^-4 , mol/L
Então, .

Passo 6

Com [H^+][OH^-] = 1 times 10^-14 , podemos encontrar [OH^-] = 1 times 10^-141,34 times 10^-4 usando a relação da água:
[OH^-] approx 7,46 times 10^-11 , mol/L
Então:

Passo 7

Agora, vamos calcular o pH e o pOH:
pH = -log[H^+] = -log(1,34 times 10^-4) approx 3,87
pOH = -log[OH^-] = -log(7,46 times 10^-11) approx 10,13

Passo 8

Vamos encontrar pKa = -logKa = -log(1,8 times 10^-5) approx 4,74 e Ka times Kb = 1 times 10^-14 :
Kb = 1 times 10^-141,8 times 10^-5 approx 5,56 times 10^-10
Para pKb = -logKb = -log(5,56 times 10^-10) approx 9,25 , usamos a relação:
Então,

Passo 9

Finalmente, a concentração do ânion formado [Ac^-] = 1,34 times 10^-4 , mol/L é igual a x, que encontramos no Passo 5:

Resposta

No equilíbrio, temos:
  • Concentração do ânion formado

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