Uma solução de 0,10 mol. L^-1 de ácido fórmico tem pH de 2,38 a 25 ^circ C :
a) Qual é a constante de dissociação ácida, Ka, para o ácido fórmico a essa temperatura?
b) Qual é a porcentagem de ácido ionizada nessa solução?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A gente precisa calcular a constante de dissociação ácida (Ka) do ácido fórmico e a porcentagem de ácido que está ionizado nessa solução. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e a relação entre pH e concentração de íons hidrogênio. Vamos por partes!

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o pH é uma medida de quanto uma solução é ácida ou básica. A fórmula para calcular o pH é:
pH = -log [H^+]
Onde [H^+] é a concentração dos íons hidrogênio na solução.

Passo 3

Dado que o pH é 2,38, podemos encontrar a concentração de íons hidrogênio [H^+] usando a fórmula inversa:
[H^+] = 10^-pH = 10^-2,38
Calculando isso, temos:
[H^+] approx 4,17 times 10^-3 , mol/L

Passo 4

Agora, vamos entender como o ácido fórmico se comporta na água. O ácido fórmico ( HCOOH) se dissocia da seguinte forma:
HCOOH rightarrow H^+ + HCOO^-
A constante de dissociação ácida ( Ka) é dada por:
Ka = [H^+][HCOO^-][HCOOH]

Passo 5

Sabemos que a concentração inicial de ácido fórmico é 0,10 mol/L. Vamos chamar a quantidade de ácido que se dissocia de x. Então:
  • [H^+] = x = 4,17 times 10^-3 , mol/L
  • [HCOO^-] = x = 4,17 times 10^-3 , mol/L
  • [HCOOH] = 0,10 - x approx 0,10 , mol/L (como x é bem menor que 0,10, podemos aproximar)

Passo 6

Substituindo esses valores na expressão do Ka:
Ka = (4,17 times 10^-3)(4,17 times 10^-3)0,10 = 1,74 times 10^-50,10 = 1,74 times 10^-4

Resposta

a) A constante de dissociação ácida do ácido fórmico é Ka = 1,74 times 10^-4.
b) A porcentagem de ácido ionizada nessa solução é aproximadamente 4,17%.

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