Sabendo que a amônia é uma base fraca (K=1,80 times 10^-5), escreva a equação química que representa a dissociação da amônia em água. Determine a concentração de todas as espécies químicas presentes em uma solução aquosa de amônia 0,01 mol cdot L^-1.

Passo 1

Resumo da Questão:
Precisamos escrever a equação química que representa a dissociação da amônia ( NH3) em água, sabendo que ela é uma base fraca com constante de dissociação Kb = 1,80 times 10^-5. Além disso, devemos determinar as concentrações de todas as espécies químicas presentes em uma solução aquosa de amônia com concentração inicial de 0,01 mol cdot L^-1.
Conteúdo da Matéria:
Este exercício envolve conceitos de equilíbrio químico, constante de dissociação de bases fracas ( Kb) e cálculos de concentrações em equilíbrio.
O que vamos precisar para resolver:
  • Entender o que é uma base fraca e sua dissociação em água.
  • Saber montar uma tabela de concentração em equilíbrio.
  • Utilizar a expressão da constante de dissociação ( Kb) para resolver as concentrações desconhecidas.

Passo 2

Escrevendo a Equação de Dissociação da Amônia:
A amônia ( NH3) reage com a água ( H2O) para formar íons amônio ( NH4^+) e íons hidroxila ( OH^-). Essa reação pode ser representada pela seguinte equação química:
NH3 + H2O rightarrow NH4^+ + OH^-

Passo 3

Configurando as Concentrações Iniciais e em Equilíbrio:
Vamos montar uma tabela para facilitar o cálculo das concentrações das espécies químicas:
Espécie Inicial (mol/L) Variação (mol/L) Equilíbrio (mol/L)
NH3 0,01 -x 0,01 - x
NH4^+ 0 +x x
OH^- 0 +x x
Onde x representa a quantidade de NH3 que se dissocia.

Passo 4

Expressando a Constante de Dissociação ( Kb):
A constante de dissociação da base fraca é dada por:
Kb = [NH4^+][OH^-][NH3]
Substituindo as concentrações da tabela:
1,80 times 10^-5 = x times x0,01 - x = x^20,01 - x

Passo 5

Resolvendo a Equação para Encontrar x:
Assumindo que x é muito pequeno comparado a 0,01, podemos simplificar a equação:
x^2 approx 1,80 times 10^-5 times 0,01 x^2 approx 1,80 times 10^-7 x approx raiz1,80 times 10^-7 x approx 1,34 times 10^-4 mol cdot L^-1

Passo 6

Determinação das Concentrações em Equilíbrio:
Com o valor de x encontrado, substituímos de volta na tabela:
  • NH3:
    0,01 - x = 0,01 - 0,000134 = 0,009866 mol cdot L^-1
  • NH4^+:
    x = 0,000134 mol cdot L^-1
  • OH^-:
    x = 0,000134 mol cdot L^-1

Resposta

Em uma solução aquosa de amônia com concentração inicial de 0,01 mol cdot L^-1, as concentrações das espécies químicas em equilíbrio são aproximadamente:
  • NH3: 0,009866 mol cdot L^-1
  • NH4^+: 0,000134 mol cdot L^-1
  • OH^-: 0,000134 mol cdot L^-1

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