A
uma solução
de amônia apresenta
de ionização. Calcule (a) a concentração dos íons
e
, (b) a constante de ionização da amônia, (d)
de uma solução preparada dissolvendo-se
de
e
de HCl por litro.
Passo 1
Enunciado e dados importantes (o que a questão pede e o que é dado):\n
- A
uma solução de amônia tem concentração inicial .\n - A percentagem de ionização é
(ou seja, da amônia está convertida em íons).\n - Reações relevantes:
e, para a parte (d), a reação de neutralização .\n
O que a questão pede:\n
(a) a concentração dos íonse na solução inicial de com de ionização;\n
(b) a constante de ionização (constante de basicidade)da amônia para essa solução;\n
(d) a concentração deem uma solução preparada com de e de HCl por litro (isto é, concentrações iniciais em 1 L: e ).\n
Passo 2
Entendendo a percentagem de ionização e calculando a quantidade ionizada (aulas rápidas):\n
- Definição: a percentagem de ionização é
.\n - Se a concentração inicial de
é e a ionização é , a concentração que ioniza (que chamaremos de ) é
- Calculando:
Isso significa que
de
se convertem em
e
.
Passo 3
Resposta da parte (a): linkando com a estequiometria da reação (aula curta sobre estequiometria em equilíbrio ácido-base):\n
- A reação
produz, para cada mol de ionizado, 1 mol de e 1 mol de .\n - Logo, as concentrações formadas em equilíbrio são
(Observação: estamos desprezando a contribuição do autoionização da água
, que é muito menor que
.)
Passo 4
Fórmula para
e como usá-la (aula sobre constante de ionização de bases):\n
- A constante de basicidade
para é definida por
- Em termos do
e do que calculamos, no equilíbrio temos , e . Portanto
Vou usar essa fórmula substituindo
e
.
Passo 5
Cálculo numérico de
(passo a passo aritmético):\n
- Primeiro calcule
:
- Depois calcule
:
- Agora
:
- Dividindo:
(Arredondei para três algarismos significativos no mantissa; esse valor é compatível com o valor tabelado de
da amônia, cerca de
.)
Passo 6
Parte (d): solução com
e
. Primeiro a reação de neutralização (estequiometria) e depois o equilíbrio (buffer):\n
- HCl é forte e fornece
que reage quantitativamente com :
- Em 1 L: consome-se
de , sobrando de .\n - Forma-se
de ; portanto, após a neutralização as concentrações são
- Agora aplicamos a expressão do equilíbrio da base:
Isolando
:
- Como
, o quociente é . Portanto
- Usando o
calculado no Passo 5,
(De novo, a contribuição da água pura é desprezível aqui.)
Resposta
(a)
\n
(b) \n
(d)
(b)
(d)