a) Qual o pH de uma solução contendo 0,6 mol L^-1 de ácido carbônico (H2 CO3) e 0,47 mol L^-1 hidrogênio carbonato de sódio (NaHCO3) ? b) Qual o pH da mesma solução após a adição de 2,8 times 10^-2 mol L-1 de NaOH ? (Dado Ka ácido carbônico: 4,45 times 10^-7 )

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A questão fala sobre calcular o pH de uma solução que é tipo um tampão, usando ácido carbônico ( H2CO3) e hidrogenocarbonato de sódio ( NaHCO3). Para isso, vamos precisar da equação de Henderson-Hasselbalch, que ajuda a encontrar o pH de soluções tampão.

Passo 2

Primeiro, vamos resolver a letra a). A solução tem 0,6,mol,L^-1 de H2CO3 e 0,47,mol,L^-1 de NaHCO3. O NaHCO3 fornece o íon HCO3^-, que é a base conjugada do ácido carbônico.

Passo 3

Usamos a equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log([Base][Ácido]) Á
Primeiro, calculamos pKa:
pKa = -log(4,45 times 10^-7) approx 6,35
Agora, substituímos os valores:
pH = 6,35 + log(0,470,6) approx 6,35 + log(0,783) approx 6,35 - 0,106 = 6,24

Passo 4

Agora, vamos para a letra b). Depois de adicionar 2,8 times 10^-2,mol,L^-1 de NaOH, o NaOH vai reagir com o ácido carbônico ( H2CO3) formando mais HCO3^-.
A reação é:
H2CO3 + OH^- HCO3^- + H2O
Vamos calcular as novas concentrações após a adição de NaOH.

Passo 5

Quantidade de H2CO3 antes da reação: 0,6,mol,L^-1
Quantidade de NaOH adicionada: 2,8 times 10^-2,mol,L^-1
Como a reação consome OH^- e H2CO3 na proporção 1:1, a nova concentração de H2CO3 será:
0,6 - 0,028 = 0,572,mol,L^-1
E a concentração de HCO3^- será:
0,47 + 0,028 = 0,498,mol,L^-1
Agora, aplicamos novamente a equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = 6,35 + log(0,4980,572) approx 6,35 + log(0,87) approx 6,35 - 0,061 = 6,29

Resposta

Após a adição de NaOH, o pH da solução é aproximadamente 6,29.

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