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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 15.Questões e Problemas - Ex. 31d

Para os valores de p H de 2,0 , 6,0 e 10,0 , calcular os valores alfa para cada espécie em uma solução aquosa de:

  1. ácido arsênico.

Passo 1

Olá pessoal, vem comigo! As reações do ácido arsênico e suas constantes de dissociação ácida 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 - 1 2

Agora precisamos das equações de alfa:

α 0 = [ H 3 O + ] 3 D

α 1 = K a 1 ∙ [ H 3 O + ] 2 D

α 2 = K a 1 ∙ K a 2 ∙ H 3 O + D

α 3 = K a 1 ∙ K a 2 ∙ K a 3 D

Onde D :

D = [ H 3 O + ] 3 + K a 1 ∙ [ H 3 O + ] 2 + K a 1 ∙ K a 2 ∙ H 3 O + + K a 1 ∙ K a 2 ∙ K a 3

Passo 2

Para p H = 2,0 :

H 3 O + = 10 - p H = 10 - 2,0 = 1,00 ∙ 10 - 2

Primeiro iremos calcular o valor de D :

D = ( 1,00 ∙ 10 - 2 ) 3 + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ 1,00 ∙ 10 - 2 2 + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ ( 1,1 ∙ 10 - 7 ) ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 2 ) + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ ( 1,1 ∙ 10 - 7 ) ∙ ( 3,2 ∙ 10 - 1 2 )

D = 1 , 580 ∙ 10 - 6

Os valores de alfa:

α 0 = [ H 3 O + ] 3 D = ( 1,00 ∙ 10 - 2 ) 3 1,580 ∙ 10 - 6

α 0 = 0 , 633

α 1 = K a 1 ∙ [ H 3 O + ] 2 D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 2 ) 2 1,580 ∙ 10 - 6

α 1 = 0 , 367

α 2 = K a 1 ∙ K a 2 ∙ H 3 O + D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ 1,1 ∙ 10 - 7 ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 2 ) 1,580 ∙ 10 - 6

α 2 = 4,04 ∙ 10 - 6

α 3 = K a 1 ∙ K a 2 ∙ K a 3 D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ 1,1 ∙ 10 - 7 ∙ 3,2 ∙ 10 - 1 2 1,580 ∙ 10 - 6

α 3 = 1 , 29 ∙ 10 - 1 5

Passo 3

Para p H = 6,0 :

H 3 O + = 10 - p H = 10 - 6,0 = 1,00 ∙ 10 - 6

Valor D :

D = ( 1,00 ∙ 10 - 6 ) 3 + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ 1,00 ∙ 10 - 6 2 + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ ( 1,1 ∙ 10 - 7 ) ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 6 ) + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ ( 1,1 ∙ 10 - 7 ) ∙ ( 3,2 ∙ 10 - 12 )

D = 6,439 ∙ 10 - 15

Os valores de alfa:

α 0 = [ H 3 O + ] 3 D = ( 1,00 ∙ 10 - 6 ) 3 6,439 ∙ 10 - 15

α 0 = 1,55 ∙ 10 - 4

α 1 = K a 1 ∙ [ H 3 O + ] 2 D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 6 ) 2 6,439 ∙ 10 - 15

α 1 = 0 , 901

α 2 = K a 1 ∙ K a 2 ∙ H 3 O + D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ 1,1 ∙ 10 - 7 ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 6 ) 6,439 ∙ 10 - 15

α 2 = 9,91 ∙ 10 - 2

α 3 = K a 1 ∙ K a 2 ∙ K a 3 D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ 1,1 ∙ 10 - 7 ∙ 3,2 ∙ 10 - 12 6,439 ∙ 10 - 15

α 3 = 3,17 ∙ 10 - 7

Passo 4

Para p H = 10,0 :

H 3 O + = 10 - p H = 10 - 10,0 = 1,00 ∙ 10 - 10

Valor D :

D = ( 1,00 ∙ 10 - 10 ) 3 + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ 1,00 ∙ 10 - 10 2 + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ ( 1,1 ∙ 10 - 7 ) ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 10 ) + ( 5,8 ∙ 10 - 3 ) ∙ ( 1,1 ∙ 10 - 7 ) ∙ ( 3,2 ∙ 10 - 12 )

D = 6,590 ∙ 10 - 20

Os valores de alfa:

α 0 = [ H 3 O + ] 3 D = ( 1,00 ∙ 10 - 10 ) 3 6,590 ∙ 10 - 20

α 0 = 1,52 ∙ 10 - 11

α 1 = K a 1 ∙ [ H 3 O + ] 2 D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 10 ) 2 6,590 ∙ 10 - 20

α 1 = 8,80 ∙ 10 - 4

α 2 = K a 1 ∙ K a 2 ∙ H 3 O + D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ 1,1 ∙ 10 - 7 ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 10 ) 6,590 ∙ 10 - 20

α 2 = 0,968

α 3 = K a 1 ∙ K a 2 ∙ K a 3 D = 5,8 ∙ 10 - 3 ∙ 1,1 ∙ 10 - 7 ∙ 3,2 ∙ 10 - 12 6,590 ∙ 10 - 20

α 3 = 3,10 ∙ 10 - 2

Até mais galerinha!

Resposta

  • p H = 2,0 :
    • α 0 = 0 , 633 ;
    • α 1 = 0 , 367 ;
    • α 2 = 4,04 ∙ 10 - 6 ;
    • α 3 = 1 , 29 ∙ 10 - 1 5 .

  • p H = 6,0 :
    • α 0 = 1 , 55 ∙ 10 - 4 ;
    • α 1 = 0,90 1 ;
    • α 2 = 9,91 ∙ 10 - 2 ;
    • α 3 = 3,1 7 ∙ 10 - 7 .

  • p H = 10,0 :
    • α 0 = 1,52 ∙ 10 - 1 1 ;
    • α 1 = 8,80 ∙ 10 - 4 ;
    • α 2 = 0,9 68 ;
    • α 3 = 3,10 ∙ 10 - 2 .

Exercícios de Livros Relacionados

Calcular a variação de pH, com três casas decimais, que ocorre quando 0,50 mmol de ácido forte é adicionado a 100m L de (a) ácido lático 0,0200m o lL - 1 + lactato de sódio 0,0800m o lL - 1 .*(b) ácid
Calcular o pH após a adição de 0,00; 5,00; 15,00; 25,00; 40,00; 45,00; 49,00; 50,00; 51,00; 55,00; e 60,00 mL de HCl 0,1000 m o lL - 1 na titulação de 50,00 mL de: *(a) amônia 0,1000 m o lL - 1 . (b)
Calcular o pH após a adição de 0,00; 5,00; 15,00; 25,00; 40,00; 45,00; 49,00; 50,00; 51,00; 55,00; e 60,00 mL de HCl 0,1000 m o lL - 1 na titulação de 50,00 mL de: *(a) amônia 0,1000 m o lL - 1 . (b)
Qual é o pH de um tampão formado pela mistura de 50,0m Ld eN a H 2 P O 40,200m o lL - 1 com (a) 50,0m Ld eH C l0,120m o lL - 1 ? (b) 50,0m ld eN a O H0,120m o lL - 1 ?
Qual é o pH de um tampão formado pela mistura de 100m L de ftalato ácido de potássio 0 , 150m o lL - 1 com ( a )100m Ld eN a O H0,0800m o lL - 1 ? ( b )100m Ld eH C l0,0800m o lL - 1 ?