Calcule o pH das seguintes soluções:
\mathrm{NaIO}_{3} 0,10 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}

Passo 1

O enunciado pede: calcular o pH de uma solução de \mathrm{NaIO}_{3} com concentração 0{,}10\\ \mathrm{mol/L}.
Informações fornecidas: a espécie dissolvida é \mathrm{NaIO}_{3} e sua concentração é 0{,}10\\ \mathrm{mol/L}. Não foi dada temperatura, então assumimos condições padrão 25^\circ\mathrm{C} (logo K_w=1{,}0\times10^{-14} — só se precisarmos).

Passo 2

Identificação das espécies em solução: ao dissolver \mathrm{NaIO}_{3} em água ocorre a dissociação
\mathrm{NaIO}_{3}\longrightarrow \mathrm{Na}^{+} + \mathrm{IO}_{3}^{-}.
Aqui \mathrm{Na}^{+} é o cátion do ácido forte \mathrm{NaOH} (portanto espectador) e \mathrm{IO}_{3}^{-} é o ânion formado pela base conjugada do ácido \mathrm{HIO}_{3}. A possível reação que afetaria o pH seria a hidrólise do ânion:
\mathrm{IO}_{3}^{-} + \mathrm{H_{2}O} \rightleftharpoons \mathrm{HIO}_{3} + \mathrm{OH}^{-}.

Passo 3

Conceito importante (aulas rápidas, sem enrolação): o pH de uma solução de sal depende se o ânion é a base conjugada de um ácido forte ou fraco.
  • Se o ânion vem de um ácido forte, esse ácido tem K_a grande, então a base conjugada é extremamente fraca e praticamente não hidrolisa → solução neutra (pH≈7).
  • Se o ânion vem de um ácido fraco, a base conjugada hidrolisa e a solução fica básica (pH>7).
Como avaliar se \mathrm{HIO}_{3} é ácido forte ou fraco? Para ácidos oxiácidos (aqueles do tipo \mathrm{H} - \mathrm{O} - \mathrm{X} com X um halogênio), em geral a acidez aumenta quando X está em estados de oxidação altos e há muitos oxigênios ligados: ácidos como \mathrm{HClO}_{3}, \mathrm{HBrO}_{3} e \mathrm{HIO}_{3} são considerados ácidos fortes ou suficientemente fortes para que seus ânions não causem hidrólise apreciável em solução aquosa. Assim, o ânion \mathrm{IO}_{3}^{-} é a base conjugada de um ácido que é forte o suficiente para tornar sua basicidade desprezível.

Passo 4

Aplicando a ideia anterior: como \mathrm{HIO}_{3} é acídico forte o suficiente, a hidrólise de \mathrm{IO}_{3}^{-} é desprezível; ou, dito de outra forma, K_b da reação
\mathrm{IO}_{3}^{-} + \mathrm{H_{2}O} \rightleftharpoons \mathrm{HIO}_{3} + \mathrm{OH}^{-}
é muito pequeno porque
K_b=\frac{K_w}{K_a(\mathrm{HIO}_{3})}
e K_a(\mathrm{HIO}_{3}) é grande. Logo a solução não gera quantidade significativa de \mathrm{OH}^{-} nem de \mathrm{H}^{+} além da água pura; assim, a solução de um sal formado por um ácido forte e uma base forte (aqui \mathrm{Na}^{+} vem de base forte) é praticamente neutra. Portanto o pH é igual ao da água pura nas mesmas condições: \mathrm{pH}\approx7{,}00 (a pequenas variações por atividade iônica são desprezíveis para este nível).

Passo 5

Conclusão prática para a prova: \mathrm{NaIO}_{3} é sal neutro (ânion de ácido forte e cátion de base forte), logo a solução aquosa 0{,}10\\ \mathrm{mol/L} tem pH neutro. Não é necessário montar equações de equilíbrio nem calcular K_b porque a hidrólise é desprezível.

Resposta

\mathrm{pH}=7{,}00

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