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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 14.Questões e Problemas - Ex. 24

Calcular o pH de uma solução de NH4Cl:

(a) 1,00 x 10-1 mol L-1.

(b) 1,00 x 10-2 mol L-1.

(c) 1,00 x 10-4 mol L-1.

Passo 1

E aí pessoal, belezinha? Vamos trabalhar em algumas questões que abordam os princípios das titulações de neutralização.

Para iniciar a resolução da problemática apresentada devemos escrever a equação química:

N H 4 + + H 2 O ⇆ H 3 O + + N H 3

A constante de ionização (tabelada para a reação utilizada) é:

K a = 5,7 ∙ 10 - 10

Como temos que:

H 3 O + = N H 3   e   N H 4 + = c N H 4 + - H 3 O +

Podemos reescrever a equação como:

H 3 O + 2 c N H 4 + - H 3 O + = 5,7 ∙ 10 - 10 = > H 3 O + 2 + 5,7 ∙ 10 - 10 H 3 O + - 5,7 ∙ 10 - 10 c N H 4 + = 0

Que é uma equação quadrática onde a variável é a concentração molar de íons hidrônio. Resolvendo para esta variável, usando os dados fornecidos em cada item, teremos:

Passo 2

Item a

H 3 O + 2 + 5,7 ∙ 10 - 10 H 3 O + - 5,7 ∙ 10 - 10 ∙ 0,1 = 0

= > H 3 O + 2 + 5,7 ∙ 10 - 10 H 3 O + - 5,7 ∙ 10 - 11 = 0

Daí, temos que:

H 3 O + = - 5,7 ∙ 10 - 10 ± 5,7 ∙ 10 - 10 2 - 4 ∙ 1 ∙ - 5,7 ∙ 10 - 11 2 ∙ 1

= > H 3 O + = - 5,7 ∙ 10 - 10 ± 1,510 ∙ 10 - 5 2

= > H 3 O + ≅ - 5,7 ∙ 10 - 10 + 1,510 ∙ 10 - 5 2 ≅ 7,550 ∙ 10 - 6   M

Ou:

= > H 3 O + ≅ - 5,7 ∙ 10 - 10 - 1,510 ∙ 10 - 5 2 ≅ - 7,550 ∙ 10 - 6   M

Que é um valor não conveniente aos nossos cálculos por ser menor que zero, sendo assim descartado.

Com a concentração molar do hidrônio calculada, o pH é dado por:

p H = - log ⁡ 7,550 ∙ 10 - 6 ≅ 5,12

Passo 3

Item b

De forma similar ao item a, mas usando a concentração fornecida no item b teremos:

H 3 O + 2 + 5,7 ∙ 10 - 10 H 3 O + - 5,7 ∙ 10 - 10 ∙ 0,01 = 0

= > H 3 O + 2 + 5,7 ∙ 10 - 10 H 3 O + - 5,7 ∙ 10 - 12 = 0

Daí, temos que:

H 3 O + = - 5,7 ∙ 10 - 10 ± 5,7 ∙ 10 - 10 2 - 4 ∙ 1 ∙ - 5,7 ∙ 10 - 12 2 ∙ 1

= > H 3 O + = - 5,7 ∙ 10 - 10 ± 4,775 ∙ 10 - 6 2

= > H 3 O + ≅ - 5,7 ∙ 10 - 10 + 4,775 ∙ 10 - 6 2 ≅ 2,387 ∙ 10 - 6   M

Ou:

= > H 3 O + ≅ - 5,7 ∙ 10 - 10 - 4,775 ∙ 10 - 6 2 ≅ - 2,388 ∙ 10 - 6   M

Que é um valor não conveniente aos nossos cálculos por ser menor que zero, sendo assim descartado.

Com a concentração molar do hidrônio calculada, o pH é dado por:

p H = - log ⁡ 2,387 ∙ 10 - 6 ≅ 5,62

Passo 4

Item c

De forma similar aos itens anteriores teremos:

H 3 O + 2 + 5,7 ∙ 10 - 10 H 3 O + - 5,7 ∙ 10 - 10 ∙ 0,0001 = 0

= > H 3 O + 2 + 5,7 ∙ 10 - 10 H 3 O + - 5,7 ∙ 10 - 14 = 0

Daí, temos que:

H 3 O + = - 5,7 ∙ 10 - 10 ± 5,7 ∙ 10 - 10 2 - 4 ∙ 1 ∙ - 5,7 ∙ 10 - 14 2 ∙ 1

= > H 3 O + = - 5,7 ∙ 10 - 10 ± 4,775 ∙ 10 - 7 2

= > H 3 O + ≅ - 5,7 ∙ 10 - 10 + 4,775 ∙ 10 - 7 2 ≅ 2,385 ∙ 10 - 7   M

Ou:

= > H 3 O + ≅ - 5,7 ∙ 10 - 10 - 4,775 ∙ 10 - 7 2 ≅ - 2,390 ∙ 10 - 7   M

Que é um valor não conveniente aos nossos cálculos por ser menor que zero, sendo assim descartado.

Com a concentração molar do hidrônio calculada, o pH é dado por:

p H = - log ⁡ 2,385 ∙ 10 - 7 ≅ 6,62

Resposta

a) 5,12

b) 5,62

c) 6,62

Exercícios de Livros Relacionados

Calcular o pH de uma solução que é preparada para conter as seguintes concentrações analíticas 0,0500m o lL - 1 em N a H S O 4 e 0,0400m o lL - 1 em N a 2 S O 4 .
Calcular o pH de uma solução que é preparada para conter as seguintes concentrações analíticas 0,0600m o lL - 1 em N a 2 C O 3 e 0,0300m o lL - 1 em N a H C O 3 .
Calcular o pH de uma solução que é: 0,0100m o lL - 1 em N a O H e 0,0300m o lL - 1 em acetato de sódio.
Calcular o pH de uma solução que é preparada para conter as seguintes concentrações analíticas: 0,0100m o lL - 1 em N a 2 C 2 O 4 e 0,0400m o lL - 1 em N a H C 2 O 4 .
Calcular o pH de uma solução que é:0,0100 m o l L^(- 1) em H C l e 0,0150 m o l L^(- 1) em H_2 S O_4 .