Calcule a \left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right],\left[\mathrm{OH}^{-}\right], \mathrm{pH} e pOH para as seguintes soluções:
\mathrm{HCl} 0,018 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}

Passo 1

O enunciado dá uma solução de ácido forte (HCl) com concentração de 0,018,mol/L e pede \bigl[\mathrm{H}_3\mathrm{O}^+\bigr], \bigl[\mathrm{OH}^-\bigr], pH e pOH. Como HCl é um ácido forte, ele se dissocia completamente em água, e depois usaremos a constante de autoionização da água
K_w = \bigl[\mathrm{H}_3\mathrm{O}^+\bigr]\bigl[\mathrm{OH}^-\bigr] = 10^{-14}\quad\text{(a 25\,\circC)}.

Passo 2

Como HCl dissocia totalmente, cada mol de HCl gera um mol de \mathrm{H}_3\mathrm{O}^+. Logo,
\bigl[\mathrm{H}_3\mathrm{O}^+\bigr] = 0,018\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 3

O pH é definido por
\mathrm{pH} = -\log_{10}\bigl(\bigl[\mathrm{H}_3\mathrm{O}^+\bigr]\bigr).
Substituindo,
\mathrm{pH} = -\log_{10}(0,018) \approx 1,7447 \approx 1,74.

Passo 4

Para \bigl[\mathrm{OH}^-\bigr] usamos
\bigl[\mathrm{OH}^-\bigr] = \frac{K_w}{\bigl[\mathrm{H}_3\mathrm{O}^+\bigr]} = \frac{10^{-14}}{0,018} \approx 5,56\times10^{-13}\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 5

O pOH pode ser calculado de duas formas equivalentes:
\mathrm{pOH} = -\log_{10}\bigl(\bigl[\mathrm{OH}^-\bigr]\bigr) \quad\text{ou}\quad \mathrm{pOH} = 14 - \mathrm{pH}.
Usando \mathrm{pOH} = 14 - 1,7447, obtemos
\mathrm{pOH} \approx 12,2553 \approx 12,26.

Resposta

\bigl[\mathrm{H}_3\mathrm{O}^+\bigr] = 0,018\\ \mathrm{M} \bigl[\mathrm{OH}^-\bigr] = 5,56\times10^{-13}\\ \mathrm{M} \mathrm{pH} = 1,74 \mathrm{pOH} = 12,26

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