Calcule a \left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right],\left[\mathrm{OH}^{-}\right], \mathrm{pH} e pOH para as seguintes soluções:
\mathrm{HClO}_{4} 0,1 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}

Passo 1

Temos uma solução de ácido perchlorídrico \mathrm{HClO}_{4} de concentração 0,1\\ \mathrm{mol/L}. Como \mathrm{HClO}_{4} é um ácido forte, ele se dissocia completamente em água segundo
\mathrm{HClO}_{4}\longrightarrow \mathrm{H}^{+} + \mathrm{ClO}_{4}^{-}.
Vamos usar também a constante de autoionização da água a 25\\ ^\circ\mathrm{C},
K_{w} = \bigl[\mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}\bigr]\bigl[\mathrm{OH}^{-}\bigr] = 1\times10^{-14}.

Passo 2

Como toda a \mathrm{HClO}_{4} se converte em íons \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}, a concentração de prótons é igual à concentração do ácido:
\bigl[\mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}\bigr] = 0,1\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 3

Para encontrar \bigl[\mathrm{OH}^{-}\bigr], usamos
\bigl[\mathrm{OH}^{-}\bigr] = \frac{K_{w}}{\bigl[\mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}\bigr]} = \frac{1\times10^{-14}}{0,1} = 1\times10^{-13}\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 4

O pH é definido como \mathrm{pH} = -\log_{10}\bigl[\mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}\bigr]. Logo,
\mathrm{pH} = -\log_{10}(0,1) = 1.
O pOH satisfaz \mathrm{pH} + \mathrm{pOH} = 14, ou diretamente
\mathrm{pOH} = -\log_{10}\bigl[\mathrm{OH}^{-}\bigr] = -\log_{10}(1\times10^{-13}) = 13.

Resposta

\bigl[\mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}\bigr] = 0,1\\ \mathrm{mol/L} \bigl[\mathrm{OH}^{-}\bigr] = 1\times10^{-13}\\ \mathrm{mol/L} \mathrm{pH} = 1 \mathrm{pOH} = 13

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