Calcule a concentração de íons acetato
, íons
e o valor de pH nas seguintes soluções:
de acetato de sódio são adicionados em um litro de solução de ácido acético na concentração de
.
Passo 1
O enunciado dá uma solução contendo ácido acético e acetato de sódio. Perguntas: calcular a concentração de íons acetato
, a concentração de íons
e o valor do pH no equilíbrio. Dados fornecidos:
A temperatura não é informada; usaremos o valor padrão da constante de dissociação do ácido acético:
Passo 2
Escrevemos a reação de equilíbrio do ácido acético:
Vamos montar uma tabela “ICE” (Inicial, Variação, Equilíbrio). Seja
a concentração de
formada por dissociação do ácido:
Passo 3
A expressão da constante de acidez é
Substituindo as concentrações em equilíbrio:
Essa é a equação exata que relaciona
(igual a
) com as concentrações iniciais.
Passo 4
Em tampões como este (ácido fraco com seu sal), normalmente
é muito pequeno comparado às concentrações iniciais. Então podemos usar uma aproximação que leva à fórmula de Henderson–Hasselbalch, que é muito prática na prova: derivação curta:
Tomando logaritmo decimal e mudando de sinal obtemos
ou seja
onde
,
e
.
Passo 5
Calculamos
:
Aplicamos Henderson–Hasselbalch com as concentrações iniciais (vamos usar
e
porque
será pequeno):
Calculamos o logaritmo:
Portanto
Passo 6
A partir do pH calculamos a concentração de
:
Calculando,
Passo 7
Voltando ao ICE:
. A concentração final de acetato é
Arredondando de maneira razoável para três algarismos significativos:
Checagem da aproximação:
é muito menor que
(cerca de
de
), então a aproximação usada (Henderson–Hasselbalch /
desprezível) é válida.