Calcule as concentrações de todas as espécies presentes em uma solução de HCN
Passo 1
O enunciado nos dá uma solução de ácido cianídrico com concentração inicial
e informa
. O que é pedido: calcular as concentrações em equilíbrio de todas as espécies presentes na solução (isto é, pelo menos
,
,
e
). Informações relevantes extraídas do enunciado:
- Concentração inicial de
: . -
(isto permite obter ). - Constante de dissociação da água
(assumir temperatura ).
Passo 2
Conceitos e fórmulas que usarei (explicação didática):
- Um ácido fraco
(aqui ) dissocia-se em água segundo a reação
A constante de acidez é
- Relação entre
e para um par conjugado ácido/base:
Isso permite passar de
para
.
- Relação entre
e :
- Em soluções de ácido fraco, é clássico usar uma tabela I/C/E (Inicial/variação/equilíbrio) com incógnita
. Se for muito pequeno em comparação com , pode-se aproximar e resolver . - Depois de obter
, obtém-se por
Passo 3
Calcular
a partir de
:
Passo 4
Calcular
:
Para dar um valor numérico:
Passo 5
Montar a tabela I/C/E para a reação
:
- Inicial:
, (desprezível frente ao que a solução produzirá), . - Variação:
perde , ganha , ganha . - Equilíbrio:
, , .
A expressão de
fica
Assumindo
(vamos verificar depois), aproximamos
Passo 6
Calcular numericamente
:
Assim
.
Passo 7
Verificação da aproximação
:
Como isto é muito menor que
, a aproximação é perfeitamente válida. Então
Passo 8
Calcular
e pH (complemento e interpretação):
Comentário intuitivo: o ácido é fraco (pequeno
), por isso a ionização é pequena (
), resultando numa solução levemente ácida com
.