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. 57
Calcule os valores de pH, pOH e a percentagem de desprotonação das seguintes soluções em água: (a) de (aq); (b) de ; (c) de (aq); (d) Explique as diferenças de pH levando em conta a estrutura molecular.
Dados:
Passo 1
A concentração de de de uma solução de ácido fraca está relacionada com e a concentração formal (analítica) do ácido a partir da seguinte equação aproximada:
Conseguimos, assim, determinar pH, e pOH, por consequência, facilmente.
Para determinarmos, por fim, a percentagem de protonação, podemos tomar como aproximação a hipótese de que , admitindo que temos soluções suficientemente concentradas em base.
Passo 2
(a)
Passo 3
(b)Pra valores de Ka muito próximos ou mesmo maiores que , a aproximação pra que usamos pra ácidos de Ka menores não é válida. O Ka do ácido tricloro-acético vale 0,3, que é maior que sua concentração forma, 0,2.
Nesses casos, usamos a equação de 2° grau:
Que vamos ter como expressão pra o seguinte:
Agora é só aplicar os valores que temos pro . Teremos:
Assim, teremos:
Passo 4
(c)
Nota que quanto maior o Ka, maior a porcentagem de desprotonação do ácido. O Ka é um dos indicativos da força ácida.
Passo 5
(d)As principais diferenças na estrutura molecular são no tamanho da cadeia carbônica (entre o ácido acético e o ácido fórmico) e nos ligantes do carbono 2 (entre o ácido acético e o ácido tricloro-acético).
O tricloro-acético tem força ácida muito superior ao acético e ao fórmico devido à presença dos cloros, muito eletronegativos, que distorcem a nuvem eletrônica da molécula e desestabilizam a ligação . Nisso, a desprotonação é favorecida.
Já o ácido fórmico é um pouco mais forte que o acético por ter uma cadeia carbônica menor. Quanto maior a cadeia carbônica, mais acentuado é o efeito de hiperconjugação eletrônica, que empurra densidade eletrônica pra cima da ligação e a estabiliza, reduzindo a força de desprotonação.
Resposta
(a), ,
(b), ,
(c), ,