O ácido fórmico é utilizado no tingimento de tecidos, fibras sintéticas e naturais, e no tratamento de têxteis impermeáveis. Calcule a porcentagem de dissociação do ácido fórmico nas seguintes situações:
250 mL de ácido fórmico na concentração
na presença de
de formiato de sódio.
250 mL de ácido fórmico na concentração
Passo 1
O enunciado pede: calcular a porcentagem de dissociação do ácido fórmico nas condições descritas. Informações dadas:
com
.
Temos de solução de ácido fórmico com concentração
e, além disso, há
de formiato de sódio presente. Não há outra informação sobre volume adicional, então assumiremos que o volume total permanece
(ou seja, o formiato foi adicionado sem alterar significativamente o volume). A pergunta objetiva é: qual a porcentagem de dissociação do ácido fórmico nessas condições?
Temos
Passo 2
Calcular as quantidades e concentrações iniciais:
- Moles de
: - Moles de
(dado):
Assumindo volume total, as concentrações iniciais são:
Anote: a concentração inicial de
pode ser tomada como aproximadamente
porque a maior fonte de
será a dissociação do ácido (e essa contribuição será calculada).
Passo 3
Escrever a constante de dissociação ácida e explicar o que significa:
A reação é
A reação é
A definição de
é
onde:
-
é a concentração de prótons no equilíbrio, -
é a concentração do ânion formiato no equilíbrio, -
é a concentração do ácido no equilíbrio.
Nosso objetivo é encontrar a fração deque se dissociou, que é .
Passo 4
Montar a tabela ICE (concentrações) e introduzir a aproximação de pequeno x:
Seja a concentração de
formada pela dissociação do ácido. Então, no equilíbrio teremos
Seja
Substituindo em
:
Uma forma prática (e muito usada em provas) é observar que, por causa do grande excesso do íon comum
(
) e do pequeno
, o valor de
será muito pequeno frente a
e
. Assim podemos aproximar
e
. Isso simplifica muito a conta e normalmente é válido quando
é menor que cerca de
de
.
Passo 5
Resolver com a aproximação (método direto com Ka):
Com a aproximação obtemos
Com a aproximação obtemos
Daí
Este
é
, a concentração de prótons no equilíbrio.
Passo 6
Calcular a porcentagem de dissociação e interpretar:
A porcentagem de dissociação é a fração do ácido inicial que se dissocia:
A porcentagem de dissociação é a fração do ácido inicial que se dissocia:
Portanto
Passo 7
Verificação da aproximação e alternativa (Henderson–Hasselbalch):
Verificamos que é muito pequeno frente a
(é
), logo a aproximação é plenamente válida. Como alternativa de método, poderíamos usar a equação de Henderson–Hasselbalch para este sistema tampão:
Verificamos que
onde
. Assim
Então
, levando à mesma porcentagem de dissociação já calculada. Isso confirma o resultado.