Calcule a concentração de todas as espécies moleculares e iônicas em uma solução
de
.
Passo 1
Beleza, vamos lá: o enunciado pede para calcular a concentração de todas as espécies (moleculares e iônicas) numa solução 0,31 mol/L de NH₄Cl. Isso envolve dois conteúdos principais:
- Dissociação de sais (NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl⁻)
- Equilíbrio ácido-base (hidrolise do
)
Para resolver, vamos precisar da constante de ionização ácida do íon amônio () e da constante de ionização da água ( ).
Passo 2
Primeiro, sala de aula básica de química: o cloreto de amônio é um sal forte combinado com uma base fraca (NH₃) e um ácido forte (HCl). Na água, ele se dissocia completamente:
Como a concentração inicial de NH₄Cl é 0,31 M, no momento após a dissolução e antes de qualquer reação de equilíbrio, temos:
Passo 3
Agora vem a hidrólise do cátion amônio, que é um ácido fraco:
A constante de ionização ácida
para
está relacionada à
da amônia por
Usando
e
, temos
Passo 4
Montamos a tabela de equilíbrio para a reação de hidrólise:
Espécie | Concentração inicial | Variação | Concentração de equilíbrio |
---|---|---|---|
|
0,31 M |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Aqui
é a contribuição do autoionização da água (~
M), mas como vamos ver,
será bem maior que isso, então dá pra desprezar
. O equilíbrio fica:
(no último passo usamos
porque
será muito pequeno ante 0,31).
Passo 5
Resolvendo para
:
Então:
A concentração de
formadinha também é
M.
A concentração de no equilíbrio é
A concentração de
ou seja, muda pouquíssimo. E
segue 0,31 M, pois não participa do equilíbrio ácido.
Por fim, a concentração de sai de
Por fim, a concentração de
Resposta
[\mathrm{NH_{4}^{+}}] = 0{,}31 M
[\mathrm{Cl^{-}}] = 0{,}31 M
[\mathrm{NH_{3}}] = 1{,}32×10^{-5} M
[\mathrm{H_{3}O^{+}}] = 1{,}32×10^{-5} M
[\mathrm{OH^{-}}] = 7{,}6×10^{-10} M
[\mathrm{Cl^{-}}] = 0{,}31 M
[\mathrm{NH_{3}}] = 1{,}32×10^{-5} M
[\mathrm{H_{3}O^{+}}] = 1{,}32×10^{-5} M
[\mathrm{OH^{-}}] = 7{,}6×10^{-10} M