Os valores de
para alguns compostos e íons são apresentados no quadro abaixo.
e) Determine o pH de uma solução preparada pela dissolução de 14,51 g de benzoato de sódio
e
de ácido benzóico em água suficiente para perfazer um litro de solução.
e) Determine o pH de uma solução preparada pela dissolução de 14,51 g de benzoato de sódio
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para calcular o pH de uma solução feita com benzoato de sódio (C₆H₅CO₂Na) e ácido benzóico. Isso envolve química de ácidos e bases, especificamente soluções tampão. Vamos precisar calcular a quantidade de cada substância e aplicar conceitos de equilíbrio ácido-base para encontrar o pH.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular quantos mols de benzoato de sódio e de ácido benzóico temos na solução. Para isso, precisamos das massas moleculares dessas substâncias.
Passo 3
A massa molar do benzoato de sódio (C₆H₅CO₂Na) é:
Carbono ©: 12 g/mol × 7 = 84 g/mol
Hidrogênio (H): 1 g/mol × 5 = 5 g/mol
Oxigênio (O): 16 g/mol × 2 = 32 g/mol
Sódio (Na): 23 g/mol
Total: 84 + 5 + 32 + 23 = 144 g/mol
Hidrogênio (H): 1 g/mol × 5 = 5 g/mol
Oxigênio (O): 16 g/mol × 2 = 32 g/mol
Sódio (Na): 23 g/mol
Total: 84 + 5 + 32 + 23 = 144 g/mol
Passo 4
Agora, a massa molar do ácido benzóico (C₆H₅COOH) é:
Carbono ©: 12 g/mol × 7 = 84 g/mol
Hidrogênio (H): 1 g/mol × 6 = 6 g/mol
Oxigênio (O): 16 g/mol × 2 = 32 g/mol
Total: 84 + 6 + 32 = 122 g/mol
Hidrogênio (H): 1 g/mol × 6 = 6 g/mol
Oxigênio (O): 16 g/mol × 2 = 32 g/mol
Total: 84 + 6 + 32 = 122 g/mol
Passo 5
Calculando os mols de cada substância:
Mols de benzoato de sódio = massa / massa molar = 14,51 g / 144 g/mol ≈ 0,1007 mol
Mols de ácido benzóico = 12,21 g / 122 g/mol ≈ 0,1002 mol
Mols de ácido benzóico = 12,21 g / 122 g/mol ≈ 0,1002 mol
Passo 6
Como a solução total é de 1 litro, as concentrações são iguais aos mols calculados:
[Benzoato de sódio] = 0,1007 M
[Ácido benzóico] = 0,1002 M
[Ácido benzóico] = 0,1002 M
Passo 7
Agora, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para soluções tampão:
Precisamos do valor do pKa para o ácido benzóico. Vamos supor que seja 4,20.
Passo 8
Substituindo os valores na equação:
Passo 9
Calculando a razão:
Passo 10
Agora, calculando o logaritmo:
Passo 11
Somando tudo:
Resposta
O pH da solução é aproximadamente 4,20.