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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 11.1 - Ex. 101

101. Calcule o pH das seguintes soluções ácidas, em 25°C. Ignore a segunda desprotonação somente quando a aproximação for justificada. (a) 1,0 × 10 - 4   M   d e   H 3 B O 3 ( a q ) ( o ácido bórico age como um ácido monoprótico); (b) 0,015   M   d e   H 3 P O 4 ( a q ) ; (c) 0,10   M   d e   H 2 S O 3 ( a q ) .

Passo 1

Oi, galerinha! Tudo bom? Primeiro, vamos entender sobre a aproximação que o enunciado menciosa.

Como oss compostos em questão são ácidos polipróticos moderados, eles entram em equilíbrio. Devemos ter em mente que quando vamos calcular o p H   de ácidos polipróticos, basta usar K a 1 e só levar em conta a primeira desprotonação. Em outras palavras, tratar o ácido como se fosse um ácido monoprótico fraco.

Bora lá!

Passo 2

  1. Para o ácido bórico temos

    2. H 3 B O 3 → H + + H 2 B O 3 -

    Consultando uma tabela de K a , temos que K a = 5,8 × 10 - 10

    Montando a equação,

    K a = H + H 2 B O 3 - H 3 B O 3

    Temos que para cada x mol de ácido bórico consumido, produzimos x mols de H + e H 2 B O 3 - . Com isso ficamos com,

    5,8 × 10 - 10 = x 2 1 × 10 - 4 - x

    Como K a é muito pequeno, podemos considerar que o x no denominador é desprezível. Então fica assim

    5,8 × 10 - 10 = x 2 1 × 10 - 4

    Logo,

    x = 2,4 × 10 - 7 m o l / L

    Como x se refere a concentração de H + , podemos calcular o p H ,

    p H = - log ⁡ 2,4 × 10 - 7

    p H = 6,6

    Passo 3

  2. Para o ácido fosfórico temos

    3. H 3 P O 4 → H + + H 2 P O 4 -

    Consultando uma tabela de K a , temos que K a = 7,5 × 10 - 3

    Montando a equação,

    K a = H + H 2 P O 4 - H 3 P O 4

    Temos que para cada x mol de ácido fosfórico consumido, produzimos x mols de H + e H 2 P O 4 - . Com isso ficamos com,

    7,5 × 10 - 3 = x 2 0,015 - x

    Resolvendo a equação de segundo grau ficamos com,

    x ≅ 0,0075   m o l / L

    Como x se refere a concentração de H + , podemos calcular o p H ,

    p H = - log ⁡ 0,0075

    p H = 2,1

    Passo 4

  3. Para o ácido sulfuroso temos

H 2 S O 3 → H + + H S O 3 -

Consultando uma tabela de K a , temos que K a = 1,7 × 10 - 2

Montando a equação,

K a = H + H S O 3 - H 2 S O 3

Temos que para cada x mol de ácido bórico consumido, produzimos x mols de H + e H S O 3 - . Com isso ficamos com,

1,7 × 10 - 2 = x 2 0,1 - x

Resolvendo a equação,

x ≅ 0,017   m o l / L

Como x se refere a concentração de H + , podemos calcular o p H ,

p H = - log ⁡ 0,017

p H = 1,8

Resposta

  1. p H   6,6
  2. p H   2,1
  3. p H   1,8
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