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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. 26

A concentração de íons H 3 O + no ponto de congelamento da água é de 3,9 × 10 - 8   m o l . L - 1 . (a) Calcule K w e p K w , em 0 ° C . (b) Qual é o p H da água neutra, em 0 ° C ?

Passo 1

a) A reação de autoprotólise da água é a seguinte.

2   H 2 O l ⇌ H 3 O + a q + O H - ( a q )

A relação entre a concentração do íon hidrônio e do hidróxido é a seguinte.

K w = H 3 O + O H -         E q u a ç ã o   ( 1 )

Aqui  K w é a constante de autoprotólise da água.  No equilíbrio H 3 O + = [ O H - ] . Temos a concentração de íon hidrônio no ponto de congelamento da água é  3,9 × 10 - 8   m o l . L - 1 . Então, a concentração de íons hidróxido será  3,9 × 10 - 8   m o l . L - 1 . Portanto, substitua os valores na equação 1.

K w = 3,9 × 10 - 8   m o l . L - 1 [ 3,9 × 10 - 8   m o l . L - 1 ]

K w = 1,5 × 10 - 15   m o l 2 . L - 2

Como  K w é um valor constante, podemos simplesmente escrever como  1,5 × 10 - 15 . Portanto,  K w em  0 ° C (ponto de congelamento da água) é  1,5 × 10 - 15 .

A relação entre  K w e  p K w é como abaixo.

p K w = - log ⁡ K w         E q u a ç ã o   ( 2 )

Substituo  1,5 × 10 - 15 por  K w na equação acima.

p K w = - log ⁡ 1,5 × 10 - 15

p K w = 14,82

Portanto,  p K w para água no ponto de congelamento  ( 0 ° C ) é  14,82 .

Passo 2

b) A relação entre  H 3 O + e  p H é como abaixo.

p H = - l o g H 3 O +         E q u a ç ã o   ( 3 )

Mas  H 3 O + no ponto de congelamento da água  ( 0 ° C ) é  3,9 × 10 - 8   m o l . L - 1 . Portanto, substitua  3,9 × 10 - 8   m o l . L - 1 na equação (3) acima.

p H = - l o g 3,9 × 10 - 8

p K w = 14,82

Portanto,  p H para a água neutra no ponto de congelamento é  7,41 .

Resposta

a) K w = 1,5 × 10 - 15   m o l 2 . L - 2

p K w = 14,82

b)

p K w = 14,82

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