Um tampão de cloreto de amônio (
) e amônia, de
, possui uma concentração total do sal e da base igual a
. Qual a concentração individual de cada componente? (Resp.:
)
Passo 1
Vamos resolver um exercício de química sobre um tampão, que é uma solução que resiste a mudanças de pH quando pequenas quantidades de ácido ou base são adicionadas. No caso, temos um tampão feito de cloreto de amônio (NH₄Cl) e amônia (NH₃). Sabemos que a solução tem um pH de 10 e a concentração total do sal e da base é de 0,30 mol/L. Precisamos encontrar as concentrações individuais de NH₃ e NH₄⁺. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e a expressão da constante de dissociação ácida (Kₐ).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o pH da solução está relacionado à concentração de íons hidrogênio (H⁺). A fórmula para encontrar o pH é:
Como o pH é 10, podemos encontrar [H⁺]:
Passo 3
Sabemos que, em uma solução tampão composta por uma base (NH₃) e sua forma conjugada ácida (NH₄⁺), a constante de dissociação ácida (Kₐ) do NH₄⁺ está relacionada com o equilíbrio:
A expressão para Kₐ é:
Dado que Kₐ =
, podemos substituir os valores conhecidos.
Passo 4
Vamos chamar a concentração de NH₃ de x e a concentração de NH₄⁺ de y. Sabemos que a concentração total é:
E da expressão de Kₐ:
Passo 5
Vamos resolver a equação de Kₐ para y:
Passo 6
Substituímos y na equação da concentração total:
Passo 7
Agora, encontramos y usando a relação que estabelecemos: