Calcule o pH
Mistura de 10 mL de
com 20 mL de
Mistura de 10 mL de
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra calcular o pH de uma mistura de 10 mL de H₂CO₃ 0,1 M com 20 mL de NaOH 0,1 M.
Conteúdo: equilíbrio ácido-base (ácido diprótico) e cálculo de pH de solução de base conjugada.
O que vamos precisar:
Conteúdo: equilíbrio ácido-base (ácido diprótico) e cálculo de pH de solução de base conjugada.
O que vamos precisar:
- Calcular moles de H₂CO₃ e de OH⁻.
- Verificar qual espécie sobra depois da reação.
- Usar a constante de acidez (pKa₂) pra achar Kb da base conjugada CO₃²⁻.
- Montar a equação de equilíbrio para [OH⁻] e achar o pH.
Passo 2
Primeiro, calculo dos moles:
- n(H₂CO₃) = 0,01 L × 0,1 mol/L = 0,001 mol
- n(OH⁻) = 0,02 L × 0,1 mol/L = 0,002 mol
Passo 3
H₂CO₃ é diprótico, ou seja, pode ceder 2 H⁺. A reação com base forte (OH⁻) é:
- H₂CO₃ + OH⁻ → HCO₃⁻ + H₂O (consome 0,001 mol OH⁻)
- HCO₃⁻ + OH⁻ → CO₃²⁻ + H₂O (consome mais 0,001 mol OH⁻)
Como tínhamos 0,002 mol OH⁻ e 0,001 mol de H₂CO₃ pode liberar até 0,002 mol de H⁺, sobra exatamente a mesma quantidade de OH⁻ necessária pra completar as duas etapas. Então, no final, toda a espécie presente é CO₃²⁻.
Passo 4
Volume total da solução = 10 mL + 20 mL = 30 mL = 0,03 L
Concentração de CO₃²⁻:
Concentração de CO₃²⁻:
Passo 5
CO₃²⁻ é base conjugada de HCO₃⁻. Para calcular o pH, achamos primeiro Kb usando pKa₂ do H₂CO₃ (segunda dissociação):
Passo 6
Agora montamos a reação de equilíbrio de CO₃²⁻ com água:
Montamos a expressão de Kb:
Como começamos só com CO₃²⁻, vamos usar a aproximação de que a variação x gera iguais [OH⁻] e [HCO₃⁻]:
Passo 7
Com [OH⁻] ≈ 2,67×10⁻³ M, temos:
Resposta
pH ≈ 11,43