Calcular o pH de uma solução
(ácido forte, totalmente dissociado), sabendo-se que para a água pura
.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Precisamos calcular o pH de uma solução que tem
de HCl. O HCl é um ácido forte, ou seja, ele se dissocia completamente na água. Além disso, sabemos que na água pura, a concentração de íons
(que basicamente são os íons de hidrogênio) é
. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de química ácido-base, especificamente como calcular a concentração total de íons de hidrogênio na solução e, depois, determinar o pH.
Passo 2
Primeiro, vamos considerar a contribuição do HCl para a concentração de íons de hidrogênio. Como o HCl é um ácido forte, ele se dissocia completamente na água:
Isso significa que cada mol de HCl vai liberar um mol de
. Então, a concentração de
proveniente do HCl é igual à concentração inicial de HCl:
Passo 3
Agora, precisamos considerar a contribuição da água para a concentração de íons de hidrogênio. A água também se autoioniza de forma muito pequena:
Na água pura, a concentração de
é
. Mesmo adicionando HCl, essa autoionização da água ainda contribui para a concentração total de
na solução.
Passo 4
Para encontrar a concentração total de íons de hidrogênio na solução, somamos as contribuições do HCl e da água:
Passo 5
Agora que temos a concentração total de íons de hidrogênio, podemos calcular o pH usando a fórmula:
Substituindo o valor que encontramos:
Resposta
O pH da solução é aproximadamente
.