2- Analise as concentrações de íons \mathrm{H}^{+}e \mathrm{OH}^{-}das soluções abaixo e classifique-as como ácida, básica ou neutra:
Solução 1 \rightarrow\left[\mathrm{OH}^{-}\right]=2,5 \times 10^{-12} \mathrm{~mol} / \mathrm{L}
Solução 2 \rightarrow\left[\mathrm{H}^{+}\right]=1,0 \times 10^{-7} \mathrm{~mol} / \mathrm{L}
Solução 3 \rightarrow\left[\mathrm{OH}^{-}\right]=7,8 \times 10^{-4} \mathrm{~mol} / \mathrm{L}
Solução 4 \rightarrow\left[\mathrm{H}^{+}\right]=1,0 \times 10^{-5} \mathrm{~mol} / \mathrm{L}
Qual alternativa apresenta a classificação correta?
(a) 1: ácida | 2: neutra | 3: básica | 4: ácida
X 1: básica | 2: ácida | 3: neutra | 4: básica
c) 1: ácida | 2: básica | 3: ácida | 4: básica
d) 1: básica | 2: neutra | 3: ácida | 4: básica
e) 1: ácida | 2: neutra | 3: básica | 4: básica

Passo 1

O enunciado pede que eu analise as concentrações de íons e classifique cada solução como ácida, básica ou neutra. As informações dadas são:
  • Solução 1: \left[\mathrm{OH}^{-}\right]=2{,}5\times10^{-12}\\ \mathrm{mol/L}.
  • Solução 2: \left[\mathrm{H}^{+}\right]=1{,}0\times10^{-7}\\ \mathrm{mol/L}.
  • Solução 3: \left[\mathrm{OH}^{-}\right]=7{,}8\times10^{-4}\\ \mathrm{mol/L}.
  • Solução 4: \left[\mathrm{H}^{+}\right]=1{,}0\times10^{-5}\\ \mathrm{mol/L}.
As perguntas a responder são: para cada solução, determinar se é ácida, básica ou neutra, e indicar qual alternativa entre as opções dadas apresenta a classificação correta.

Passo 2

Conceito chave que vou usar (explicando passo a passo): existe uma constante de equilíbrio da água, chamada K_w, que, a 25^\circ\mathrm{C}, vale
K_w = \left[\mathrm{H}^{+}\right]\left[\mathrm{OH}^{-}\right] = 1{,}0\times10^{-14}.
Isto significa que, se eu tenho \left[\mathrm{OH}^{-}\right], posso calcular \left[\mathrm{H}^{+}\right] pela fórmula
\left[\mathrm{H}^{+}\right] = \frac{K_w}{\left[\mathrm{OH}^{-}\right]}.
Regra prática para classificar:
  • Se \left[\mathrm{H}^{+}\right] > 1{,}0\times10^{-7} então a solução é ácida.
  • Se \left[\mathrm{H}^{+}\right] = 1{,}0\times10^{-7} então é neutra.
  • Se \left[\mathrm{H}^{+}\right] < 1{,}0\times10^{-7} então é básica.
Vou aplicar essa regra a cada solução. Se me derem \left[\mathrm{H}^{+}\right] comparo diretamente com 1{,}0\times10^{-7}. Se me derem \left[\mathrm{OH}^{-}\right], calculo \left[\mathrm{H}^{+}\right] usando K_w como acima.

Passo 3

Solução 1: dado \left[\mathrm{OH}^{-}\right]=2{,}5\times10^{-12}\\ \mathrm{mol/L}.
Calculo \left[\mathrm{H}^{+}\right] usando K_w:
\left[\mathrm{H}^{+}\right] = \frac{1{,}0\times10^{-14}}{2{,}5\times10^{-12}}.
Agora faço a divisão em notação científica passo a passo:
\frac{1{,}0}{2{,}5}\times10^{-14-(-12)} = 0{,}4\times10^{-2}.
Convertendo 0{,}4\times10^{-2} para notação usual:
0{,}4\times10^{-2} = 4{,}0\times10^{-3}\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 4

Interpretação da Solução 1: \left[\mathrm{H}^{+}\right]=4{,}0\times10^{-3}\\ \mathrm{mol/L}.
Compare com o valor neutro 1{,}0\times10^{-7}. Como
4{,}0\times10^{-3} \gg 1{,}0\times10^{-7},
temos \left[\mathrm{H}^{+}\right] muito maior que o neutro, logo a Solução 1 é ácida.

Passo 5

Solução 2: dado \left[\mathrm{H}^{+}\right]=1{,}0\times10^{-7}\\ \mathrm{mol/L}.
Compare direto com o valor neutro 1{,}0\times10^{-7}. Como são iguais, a Solução 2 é neutra.

Passo 6

Solução 3: dado \left[\mathrm{OH}^{-}\right]=7{,}8\times10^{-4}\\ \mathrm{mol/L}.
Calculo \left[\mathrm{H}^{+}\right] pela mesma fórmula:
\left[\mathrm{H}^{+}\right] = \frac{1{,}0\times10^{-14}}{7{,}8\times10^{-4}}.
Faço a conta em etapas:
\frac{1{,}0}{7{,}8}\times10^{-14-(-4)} = \frac{1{,}0}{7{,}8}\times10^{-10}.
\frac{1{,}0}{7{,}8}\approx0{,}1282, então
\left[\mathrm{H}^{+}\right]\approx 0{,}1282\times10^{-10} = 1{,}28\times10^{-11}\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 7

Interpretação da Solução 3: \left[\mathrm{H}^{+}\right]\approx 1{,}28\times10^{-11}\\ \mathrm{mol/L}.
Compare com 1{,}0\times10^{-7}. Como
1{,}28\times10^{-11} \ll 1{,}0\times10^{-7},
temos \left[\mathrm{H}^{+}\right] muito menor que o neutro, portanto a Solução 3 é básica.

Passo 8

Solução 4: dado \left[\mathrm{H}^{+}\right]=1{,}0\times10^{-5}\\ \mathrm{mol/L}.
Compare direto com 1{,}0\times10^{-7}. Como
1{,}0\times10^{-5} > 1{,}0\times10^{-7},
a Solução 4 tem \left[\mathrm{H}^{+}\right] maior que o neutro, logo é ácida.

Passo 9

Resumo das classificações encontradas:
  • Solução 1: ácida.
  • Solução 2: neutra.
  • Solução 3: básica.
  • Solução 4: ácida.
Agora verifico qual alternativa entre as dadas corresponde a essa sequência de classificações.

Resposta

(a) 1: ácida | 2: neutra | 3: básica | 4: ácida

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