Os valores de pK Ka 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 (C6 H5 CO2 Na) e 12,21 g de ácido benzóico em água suficiente para perfazer um litro de solução.

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

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

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

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

Passo 7

Agora, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para soluções tampão:
pH = pKa + log([Base][Ácido]) Á
Precisamos do valor do pKa para o ácido benzóico. Vamos supor que seja 4,20.

Passo 8

Substituindo os valores na equação:
pH = 4,20 + log(0,10070,1002)

Passo 9

Calculando a razão:
0,10070,1002 approx 1,005

Passo 10

Agora, calculando o logaritmo:
log(1,005) approx 0,0022

Passo 11

Somando tudo:
pH = 4,20 + 0,0022 approx 4,202

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 4,20.

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