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:
Onde:
-
é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida ( ) -
é a concentração da base conjugada -
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.
Exercícios relacionados
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.