O ácido fosfórico é um ácido triprótico, tendo pKas de 2,
e 12,4 . Qual é a forma iônica predominante em
? Escreva os equilíbrios químicos envolvidos.
Passo 1
O problema pede para identificar qual é a forma iônica predominante do ácido fosfórico em
. As informações fornecidas são:
- O ácido fosfórico é triprótico, ou seja, pode perder até três prótons sequencialmente.
- As constantes
são: - O meio tem
.
Não vou resolver nada neste passo; só listei o que é pedido e os dados que temos.
Passo 2
Escrevo os equilíbrios químicos passo a passo (cada etapa de perda de próton):
Esses são os três equilíbrios envolvendo as espécies:
,
,
e
.
Passo 3
Explico a relação que vamos usar (fórmula de Henderson–Hasselbalch) e de onde ela vem, de forma bem didática.
Para um equilíbrio genérico
a constante de acidez é
Tomando logaritmo decimal e reorganizando, chegamos à forma conhecida:
onde
. Nesta fórmula,
é a concentração da base conjugada e
a da forma protonada. Essa relação nos permite, dada a
e a
, calcular a razão
por
Passo 4
Aplico a fórmula a cada etapa para comparar as concentrações relativas das espécies em
.
- Primeiro equilíbrio (
⇌ ):
Interpretação: há cerca de
vezes mais
do que
. Ou seja, a forma mono-desprotonada
domina em relação à forma totalmente protonada.
- Segundo equilíbrio (
⇌ ):
Interpretação: a forma
é cerca de
da
. Ou seja,
é muito mais abundante que
.
- Terceiro equilíbrio (
⇌ ):
ou seja,
é absolutamente negligível aqui.
Passo 5
Agora organizo as concentrações relativas tomando uma incógnita como referência para ver as frações percentuais (isso dá uma noção numérica de qual espécie predomina).
Escolho
. Então:
A soma total (aproximada) é
As frações são então:
Passo 6
Interpretação final: em
, a espécie claramente predominante é
(dihidrogenofosfato), com aproximadamente
da distribuição. As outras espécies existem em proporções muito pequenas: um pouco de
(~0,9%), uma quantidade muito pequena de
(~0,2%) e praticamente nada de
.