Numa solução tampão preparada pela mistura de NH3 / NH4 Cl, calcular a razão das concentrações ( mol / L ) de NH3 / NH4 ^+para um pH igual a 10,0 . Se esta solução contém 10,0 g de NH3 e um voume exato de 500 mL . Calcular também quantas gramas de NH4 Cl devem ter sido adicionadas a esta mistura.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre soluções tampão feitas com amônia ( NH3) e cloreto de amônio ( NH4Cl). O objetivo é calcular a razão das concentrações de NH3 para NH4^+ que resulta em um pH de 10,0. Além disso, vamos descobrir quantos gramas de NH4Cl foram adicionados a uma solução de 500 mL que contém 10,0 g de NH3. Para isso, vamos usar a fórmula do tampão de Henderson-Hasselbalch e conceitos de molaridade.

Passo 2

Primeiro, precisamos calcular a concentração de NH3 na solução. Sabemos que temos 10,0 g de NH3 em 500 mL de solução.
A fórmula para a concentração molar ( C) é:
C = mo<=s de solutovolume da solução em litros çã
Para isso, precisamos calcular os moles de NH3. A massa molar da NH3 é aproximadamente 17,03 g/mol.
Mo<=s de NH3 = 10,0 g17,03 g/mol approx 0,587 mol
Agora, o volume da solução é 0,500 L (500 mL).
CNH3 = 0,587 mol0,500 L = 1,174 mol/L

Passo 3

Agora, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para relacionar o pH com as concentrações de NH3 e NH4^+.
A equação é:
pH = pKa + log([Base][Ácido]) Á
No caso da amônia, NH3 é a base e NH4^+ é o ácido conjugado. Precisamos saber o valor de pKa da NH4^+. Sabemos que:
pKb da NH3 approx 4,75
E como Ka times Kb = Kw = 10^-14,
pKa = 14 - pKb = 14 - 4,75 = 9,25
Agora, substituindo na equação de Henderson-Hasselbalch:
10,0 = 9,25 + log([NH3][NH4^+])

Passo 4

Vamos isolar a razão das concentrações:
10,0 - 9,25 = log([NH3][NH4^+])
0,75 = log([NH3][NH4^+])
Para eliminar o logaritmo, usamos a função inversa (10 elevado aos dois lados):
10^0,75 = [NH3][NH4^+]
Calculando o valor:
10^0,75 approx 5,62
Então,
[NH3][NH4^+] = 5,62

Passo 5

Agora, sabemos que a concentração de NH3 é 1,174 mol/L e que a razão [NH3][NH4^+] = 5,62. Vamos encontrar a concentração de NH4^+.
[NH4^+] = [NH3]5,62 = 1,1745,62 approx 0,209 mol/L

Passo 6

Agora, vamos calcular os moles de NH4^+ na solução de 0,500 L.
Mo<=s de NH4^+ = 0,209 mol/L times 0,500 L = 0,1045 mol
A massa molar da NH4Cl é aproximadamente 53,49 g/mol.

Passo 7

Finalmente, calculamos a massa de NH4Cl necessária:
Massa de NH4Cl = 0,1045 mol times 53,49 g/mol approx 5,60 g

Resposta

A razão das concentrações de NH3 para NH4^+ é aproximadamente 5,62. Para preparar a solução tampão, foram adicionados cerca de 5,60 g de NH4Cl.

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