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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 15.Questões e Problemas - Ex. 15

Identificar o par ácido/base conjugado principal e calcular a razão entre eles em uma solução que é tamponada em p H   9,00 e que contém

  1. H 2 S .
  2. Dicloreto de etilenodiamina.
  3. H 3 A s O 4 .
  4. H 2 C O 3 .

Passo 1

Olá galerinha. Vem comigo que eu vou te ajudar. Primeiramente, pelo enunciado:

p H = 9 , 00

Conseguimos descobrir a concentração dos íons de hidrônio:

H 3 O + = 10 - p H = 10 - 9 , 00 = 1,00 ∙ 10 - 9   m o l / L

Para o sulfeto de hidrogênio ( H 2 S ) temos as seguintes reações e a suas constantes de dissociação ácida (Apêndice 3):

H 2 S + H 2 O ⇌ H S - + H 3 O +                       K a 1 = H 3 O + [ H S - ] [ H 2 S ] = 9,6 ∙ 10 - 8

H S - + H 2 O ⇌ S 2 - + H 3 O +                       K a 2 = H 3 O + [ S 2 - ] [ H S - ] = 1 , 3 ∙ 10 - 14

Rearranjando a equação da segunda constante de dissociação, conseguimos encontrar a razão entre ácido/base conjugado:

[ H S - ] [ S 2 - ] = H 3 O + K a 2 = 1,00 ∙ 10 - 9 1,3 ∙ 10 - 14

[ H S - ] [ S 2 - ] = 7,69 ∙ 10 4

Passo 2

O dicloreto de etilenodiamina tem a seguinte fórmula estrutural:

C 2 H 4 ( N H 3 + C l - ) 2

As reações do íon etileno diamônio e suas respectivas constantes de dissociação ácida ( K a ) são:

  + H 3 N C 2 H 4 N H 3 + + H 2 O ⇌ H 2 N C 2 H 4 N H 3 + + H 3 O +                     K a 1 = 1,42 ∙ 10 - 7        

H 2 N C 2 H 4 N H 3 + + H 2 O ⇌ H 2 N C 2 H 4 N H 2 + H 3 O +                           K a 2 = 1,18 ∙ 10 - 10

A equação da segunda constante de dissociação ácida é:

K a 2 = H 3 O + [ H 2 N C 2 H 4 N H 2 ] [ H 2 N C 2 H 4 N H 3 + ]

Rearranjando esta equação conseguimos encontrar a razão entre ácido/base conjugado:

[ H 2 N C 2 H 4 N H 3 + ] [ H 2 N C 2 H 4 N H 2 ] = H 3 O + K a 2 = 1,00 ∙ 10 - 9 1,18 ∙ 10 - 10

[ H 2 N C 2 H 4 N H 3 + ] [ H 2 N C 2 H 4 N H 2 ] = 8 , 47

Passo 3

As reações do ácido arsênico ( H 3 A s O 4 ), com suas respectivas constantes ácidas, estão descritas a seguir:

H 3 A s O 4 + H 2 O ⇌ H 2 A s O 4 - + H 3 O +                       K a 1 = H 3 O + [ H 2 A s O 4 - ] [ H 3 A s O 4 ] = 5,8 ∙ 10 - 3

H 2 A s O 4 - + H 2 O ⇌ H A s O 4 2 - + H 3 O +                       K a 2 = H 3 O + [ H A s O 4 2 - ] [ H 2 A s O 4 - ] = 1 , 1 ∙ 10 - 7

H A s O 4 2 - + H 2 O ⇌ A s O 4 3 - + H 3 O +                       K a 3 = H 3 O + [ A s O 4 3 - ] [ H A s O 4 2 - ] = 3,2 ∙ 10 - 12

Rearranjando a equação da terceira constante de dissociação, conseguimos encontrar a razão entre ácido/base conjugado:

[ H A s O 4 2 - ] [ A s O 4 3 - ] = H 3 O + K a 3 = 1,00 ∙ 10 - 9 3,2 ∙ 10 - 12

[ H A s O 4 2 - ] [ A s O 4 3 - ] = 312,5

Passo 4

As reações do ácido carbônico ( H 2 C O 3 ), com suas respectivas constantes ácidas, estão descritas a seguir:

H 2 C O 3 + H 2 O ⇌ H C O 3 - + H 3 O +                       K a 1 = H 3 O + [ H C O 3 - ] [ H 2 C O 3 ] = 4,45 ∙ 10 - 7

H C O 3 - + H 2 O ⇌ C O 3 2 - + H 3 O +                       K a 2 = H 3 O + [ C O 3 2 - ] [ H C O 3 - ] = 4 , 69 ∙ 10 - 11

Rearranjando a equação da segunda constante de dissociação, conseguimos encontrar a razão entre ácido/base conjugado:

[ H C O 3 - ] [ C O 3 2 - ] = H 3 O + K a 2 = 1,00 ∙ 10 - 6 4,69 ∙ 10 - 11

[ H C O 3 - ] [ C O 3 2 - ] = 21,32

Já acabamos este exercício, até mais pessoal!

Resposta

  1. H S - / [ S 2 - ] = 7,69 ∙ 10 4 ;
  2. [ H 2 N C 2 H 4 N H 3 + ] / [ H 2 N C 2 H 4 N H 2 ] = 8,47 ;
  3. [ H A s O 4 2 - ] / [ A s O 4 3 - ] = 312,5 ;
  4. [ H C O 3 - ] / [ C O 3 2 - ] = 21 , 32 .

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