10.35 Calcule a força iônica
em uma solução que contém 0,0100 mol de
de
de
e 100 g de
.
Passo 1
O enunciado pede: calcular a força iônica
de uma solução.
As informações fornecidas são (peguei os números direto do enunciado):
As informações fornecidas são (peguei os números direto do enunciado):
- quantidade de soluto:
de ; - quantidade de soluto:
de ; - quantidade de soluto:
de ; - massa do solvente:
de .
O que se pede explicitamente: calcular o valor numérico de
para essa solução.
Passo 2
O que é a força iônica e qual fórmula vamos usar. Aqui vai uma explicação didática e direta: a força iônica é uma medida da “concentração efetiva” de íons em solução que pesa mais os íons com maior carga. A definição (usada rotineiramente em química física) é
onde:
-
é a força iônica (em unidades de se for molalidade); -
é a molalidade do íon , isto é, os mols do íon por quilograma de solvente ( ); -
é a carga do íon (por exemplo, para , para ); - o somatório soma todas as espécies iônicas presentes.
Explicação da fórmula: cada íon contribui proporcionalmente à sua concentração (
) e ao quadrado de sua carga (
) — por isso íons com carga maior influenciam mais a força iônica; o fator
evita dupla contagem quando se somam pares de íons.
Observação prática: como o enunciado deu moles de sais e a massa de água (solvente), é natural trabalhar com molalidade (mols de íon por kg de solvente). Vou assumir dissociação completa dos sais (hipótese usual para esse tipo de exercício).
Passo 3
Determinar as espécies iônicas produzidas por cada sal (isto é estequiometria da dissociação) e calcular quantos mols de cada íon aparecem.
Reações de dissociação e produção de íons:
-
dissocia em e numa relação . Logo de gera de e de . -
dissocia em e numa relação . Logo de gera de e de . -
dissocia em e numa relação . Logo de gera de e de .
Agora somar as contribuições de cada sal para cada espécie iônica:
- total de
: . - total de
: . - total de
: . - total de
: .
Passo 4
Converter moles de cada íon em molalidade
(mols de íon por kg de solvente). O solvente é
. A molalidade calcula-se por
Calcular cada uma:
-
. -
. -
. -
.
Breve verificação de unidade: todas as
estão em
, como exigido pela fórmula da força iônica.
Passo 5
Aplicar a fórmula da força iônica e explicar passo a passo como calcular cada termo.
A expressão é
Lista das cargas
para cada espécie:
-
: ; -
: ; -
: (mas usamos ); -
: (e ).
Calcular o termo
para cada íon:
Somar esses termos:
Aplicar o fator
:
Passo 6
Interpretação final e checagem rápida: o valor
significa que, ao levar em conta as concentrações e cargas dos íons presentes, a “concentração efetiva iônica” da solução é
. Uma checagem rápida de ordem de grandeza mostra que faz sentido: as maiores contribuições vieram de
e
, pelo seu número e/ou carga elevada.
Força iônica final calculada: