Calcule o pH das seguintes soluções:
de ácido benzóico
com
de NaOH
Passo 1
O enunciado pede o cálculo do pH da mistura de duas soluções. Dados fornecidos:
- Volume de ácido benzóico:
. - Concentração do ácido benzóico:
. - Fórmula do ácido benzóico:
. -
do ácido benzóico: . - Volume de hidróxido de sódio:
. - Concentração de NaOH:
. - Valor da constante de ionização da água (assumimos):
.
O objetivo final é encontrar o valor do pH da solução resultante após a mistura.
Passo 2
Calcular as quantidades de matéria (moles) de ácido e de base antes da reação:
A fórmula para moles é , onde
em litros e
em
.
A fórmula para moles é
Moles de ácido:
Moles de NaOH:
Como as quantidades são iguais, a reação ácido + base é estequiométrica e completa, consumindo todo o ácido e toda a base e formando apenas o ânion conjugado (benzoato) em solução.
Passo 3
Determinar a concentração do benzoato formado na solução final.
Moles de benzoato formados moles iniciais de ácido
.
Volume total após mistura .
Moles de benzoato formados
Volume total após mistura
Concentração do ânion benzoato
:
Passo 4
Entender o equilíbrio relevante: o íon benzoato é a base conjugada do ácido benzóico e sofre hidrólise:
A constante de básica
para
está relacionada com
do ácido pela relação
Temos
, então
Calculemos
:
Em notação decimal aproximada:
(Observação:
e
.)
Passo 5
Montar a expressão de equilíbrio para a hidrólise. Se chamarmos de
a concentração de
formada:
Concentrações no equilíbrio:
Concentrações no equilíbrio:
A expressão de
é
Passo 6
Aplicar a aproximação típica para bases fracas: se
então
e
Calcule
:
Agora a raiz quadrada:
Este é o valor de
na solução.
Passo 7
Calcular o pOH e depois o pH. Lembre que
e
.
Calcule
:
Então
Passo 8
Verificação da aproximação: comparar
com a concentração inicial
.
que é muito pequeno, então a aproximação
é válida.