Qual o pH de uma solução contendo de carbonato de sódio (Na2CO3) e 0,4 mol L-1 de ácido carbônico (H2CO3)? (Dado Ka ácido carbônico: 4,45 × 10-7)

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo. Precisamos encontrar o pH de uma solução que tem 0,5 mol/L de carbonato de sódio (Na₂CO₃) e 0,4 mol/L de ácido carbônico (H₂CO₃). Para resolver isso, vamos precisar entender sobre ácidos e bases, mais especificamente soluções tampão, que são misturas de um ácido fraco e sua base conjugada. Vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para facilitar nosso cálculo.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as espécies ácidas e básicas na solução. O ácido carbônico (H₂CO₃) é o ácido fraco, e o carbonato de sódio (Na₂CO₃) se dissocia completamente em água para formar íons carbonato (CO₃²⁻), que é a base conjugada do ácido carbônico. Então, nossa solução é basicamente uma mistura de H₂CO₃ e CO₃²⁻, formando um tampão.

Passo 3

Agora, vamos lembrar da equação de Henderson-Hasselbalch, que é muito útil para calcular o pH de soluções tampão. A equação é:
Á
Onde:
  • é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida ( )
  • é a concentração da base conjugada
  • Á é a concentração do ácido fraco

Passo 4

Vamos calcular o usando a constante de dissociação ácida fornecida para o ácido carbônico:
Então,
Calculando isso:

Passo 5

Agora, vamos identificar as concentrações da base e do ácido na nossa solução. A base conjugada é o íon carbonato ( ) e sua concentração vem do carbonato de sódio, que é 0,5 mol/L. O ácido é o ácido carbônico ( ), com concentração de 0,4 mol/L.

Passo 6

Substituindo os valores na equação de Henderson-Hasselbalch:
Calculando o logaritmo:

Passo 7

Agora, somamos os valores:

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 6,45.

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a) Qual o pH de uma solução contendo de ácido carbônico e hidrogênio carbonato de sódio ? b) Qual o pH da mesma solução após a adição de de NaOH ? (Dado ácido carbônico: )
Qual o pH de uma solução contendo de ? (Dado Kb amônia: )
O que é padrão primário? Discuta.
O que é padrão secundário? Discuta.