Calcule o pH e as concentrações de todas as espécies para a solução originada pela dissolução de
de
em
de água.
Dados M.M.
Dados M.M.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz: “a gente dissolve 1,0600 g de Na₂CO₃ em 200 mL de água e quer achar o pH e todas as concentrações das espécies (CO₃²⁻, HCO₃⁻, H₂CO₃, OH⁻, H₃O⁺).”
Conteúdo: equilíbrio ácido-base de sais, cálculo de pH de base (carbonato), uso das constantes Ka e Kw, conversão Ka→Kb. Vamos precisar de:
Conteúdo: equilíbrio ácido-base de sais, cálculo de pH de base (carbonato), uso das constantes Ka e Kw, conversão Ka→Kb. Vamos precisar de:
- Moles e concentração inicial de CO₃²⁻
- Kb₁ = Kw/Ka₂ para CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻
- Kb₂ = Kw/Ka₁ para HCO₃⁻ + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH⁻
- Montar tabelinha ICE, resolver x, achar pH e depois [HCO₃⁻], [H₂CO₃].
Passo 2
Calcula moles de Na₂CO₃ e concentração inicial de CO₃²⁻:
Em 0,200 L,
Passo 3
Transforma Ka em Kb:
Kw = 1×10⁻¹⁴,
Ka₁ = 4,3×10⁻⁷, Ka₂ = 4,8×10⁻¹¹.
Kw = 1×10⁻¹⁴,
Ka₁ = 4,3×10⁻⁷, Ka₂ = 4,8×10⁻¹¹.
Equilíbrio 1 (ICE):
CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻
inicial: [CO₃²⁻]=0,0500; [HCO₃⁻]=0; [OH⁻]≈0
variação: –x, +x, +x
final: [CO₃²⁻]=0,0500–x; [HCO₃⁻]=x; [OH⁻]=x
CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻
inicial: [CO₃²⁻]=0,0500; [HCO₃⁻]=0; [OH⁻]≈0
variação: –x, +x, +x
final: [CO₃²⁻]=0,0500–x; [HCO₃⁻]=x; [OH⁻]=x
Resolvendo (aprox. x≪0,050):
Passo 4
Aí temos
Calcular pOH e pH:
E [H₃O⁺]:
Passo 5
Agora a segunda etapa, com Kb₂:
HCO₃⁻ + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH⁻
ICE: [HCO₃⁻]=3,13×10⁻³–y; [H₂CO₃]=y; [OH⁻]=3,13×10⁻³+y
ICE: [HCO₃⁻]=3,13×10⁻³–y; [H₂CO₃]=y; [OH⁻]=3,13×10⁻³+y
Então praticamente não muda [HCO₃⁻] nem [OH⁻]; só surge
Resposta
pH = 11,50
[\mathrm{H₃O⁺}] = 3,2×10⁻¹² M
[\mathrm{OH⁻}] = 3,13×10⁻³ M
[\mathrm{CO₃²⁻}] = 4,69×10⁻² M
[\mathrm{HCO₃⁻}] = 3,13×10⁻³ M
[\mathrm{H₂CO₃}] = 2,33×10⁻⁸ M
[\mathrm{H₃O⁺}] = 3,2×10⁻¹² M
[\mathrm{OH⁻}] = 3,13×10⁻³ M
[\mathrm{CO₃²⁻}] = 4,69×10⁻² M
[\mathrm{HCO₃⁻}] = 3,13×10⁻³ M
[\mathrm{H₂CO₃}] = 2,33×10⁻⁸ M