Qual o pH da solução - tampão que contém 2,2 g de NH4 Cl em 250 mL de NH3 0,12 M ? O pH final é mais baixo ou mais alto do que 0 pH da solução de amônia original?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre soluções tampão! O problema nos pede para encontrar o pH de uma solução tampão que contém 2,2 g de NH₄Cl em 250 mL de uma solução de NH₃ a 0,12 M. Além disso, precisamos descobrir se o pH final dessa solução é maior ou menor que o pH da solução original de amônia (NH₃). Para isso, vamos usar conceitos de química ácido-base, especificamente sobre soluções tampão e o equilíbrio químico envolvido.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantos mols de NH₄Cl temos na solução. Para isso, usamos a fórmula:
Mols = MassaMassa Molar
A massa de NH₄Cl é 2,2 g. A massa molar do NH₄Cl é a soma das massas molares dos elementos:
  • N: 14 g/mol
  • H₄: 4 × 1 g/mol = 4 g/mol
  • Cl: 35,5 g/mol
    Total: 14 + 4 + 35,5 = 53,5 g/mol
Então,
Mols de NH4Cl = 2,2, g53,5, g/mol approx 0,0411, mol

Passo 3

Agora, vamos calcular os mols de NH₃ na solução. Sabemos que a concentração da solução de NH₃ é 0,12 M e o volume é 250 mL (0,250 L). A fórmula é:
Mols = Concentração times Volume çã
Então,
Mols de NH3 = 0,12, M times 0,250, L = 0,030, mol

Passo 4

A solução tampão é composta por uma base fraca (NH₃) e seu sal correspondente, que nesse caso é o NH₄Cl. O NH₄Cl se dissocia completamente em NH₄⁺ e Cl⁻ na água. O NH₄⁺ atua como um ácido conjugado da base NH₃.
Para encontrar o pH da solução tampão, usamos a equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log([Base][Ácido]) Á
Primeiro, precisamos encontrar o Ka times Kb = Kw = 1 times 10^-14 do NH₄⁺. Sabemos que:
Ka = KwKb = 1 times 10^-141,8 times 10^-5 approx 5,56 times 10^-10
O pKa = -log(5,56 times 10^-10) approx 9,25 da NH₃ é aproximadamente . Então,

Passo 5

Agora, vamos determinar as concentrações de NH₃ e NH₄⁺ na solução tampão. Sabemos que temos 0,030 mol de NH₃ e 0,0411 mol de NH₄Cl (que fornece 0,0411 mol de NH₄⁺) em 0,250 L de solução.
[NH3] = 0,030, mol0,250, L = 0,120, M
[NH4^+] = 0,0411, mol0,250, L = 0,1644, M
Agora, aplicamos na equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = 9,25 + log(0,1200,1644) = 9,25 + log(0,73) approx 9,25 - 0,137 = 9,11

Resposta

O pH da solução tampão é aproximadamente 9,11, que é menor do que o pH da solução original de amônia.

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