Adicionaram-se 120 ml de uma solução de
a 100 ml de uma solução de
. Determinar o pH da solução resultante.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
-
Dados fornecidos:
- Volume de
: . - Concentração de
: . - Volume de
: . - Concentração de
: .
- Volume de
-
O que o enunciado pede:
- Determinar o pH da solução resultante após mistura.
Passo 2
Entendendo a química envolvida (ideia física e estequiométrica, sem avançar em cálculos ainda).
-
é um ácido forte: em solução aquosa dissocia totalmente em e . -
é uma base fraca (é a forma aquosa da amônia); reage com ácido segundo a reação de neutralização: A reação consome 1 mol de ácido para cada 1 mol de base (razão estequiométrica ). - Estratégia: calcular moles de cada reagente, ver qual fica em excesso, encontrar a concentração do excesso de
(se houver) após diluição final e calcular o pH. Também verificar se a dissociação do íon (ácido fraco) pode alterar significativamente o pH — normalmente, se houver excesso de ácido forte, a contribuição de é desprezível, mas vamos verificar numericamente.
Passo 3
Calcular os moles iniciais de cada reagente usando a fórmula
, onde
é o número de mols,
a concentração (em
) e
o volume em litros.
- Converter volumes para litros:
- Moles de
: - Moles de
:
Passo 4
Determinar reagente limitante e moles em excesso após neutralização estequiométrica
.
- A base
tem e será completamente consumida porque há de . - Moles de
em excesso: - Além disso, a reação forma
(pois cada mol de neutralizado gera 1 mol de ).
Passo 5
Calcular concentrações finais na solução resultante.
- Volume total final:
- Concentração do excesso de
proveniente do ácido forte: - Concentração do íon
formado:
Passo 6
Verificação da influência do
(ácido fraco) no pH — mostrar que é desprezível perante o excesso de ácido forte.
- Reação de dissociação do
: com constante de acidez - Valores típicos a
: e . Assim - Estimativa da contribuição de
ao : para uma concentração inicial e a quantidade dissociada, Substituindo e , - Conclusão: a contribuição adicional de
ao é da ordem de , muito menor que o . Além disso, a presença do excesso de (efeito do íon comum) suprime ainda mais essa dissociação. Portanto podemos desprezar essa contribuição — o pH é dominado pelo excesso de ácido forte.
Passo 7
Calcular o pH usando a concentração de
determinada.
- Fórmula do pH:
Substituindo , - Cálculo do logaritmo (usando propriedades:
): portanto