Calcule a solubilidade de
em pH
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular a solubilidade do
em um meio com pH = 4,0. Vamos trabalhar com química aquosa, especificamente com solubilidade de sais e equilíbrio químico. Para resolver isso, vamos precisar das constantes de produto de solubilidade (
) do
e da constante de dissociação ácida (
) do ácido fluorídrico (HF), que é formado quando os íons fluoreto (
) reagem com íons hidrogênio (
).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o
se dissocia na água da seguinte forma:
O produto de solubilidade (
) para essa reação é dado por:
Passo 3
No entanto, como o pH do meio é 4,0, temos uma concentração significativa de íons hidrogênio (
). Esses íons podem reagir com os íons fluoreto (
) formando ácido fluorídrico (HF):
A constante dessa reação é a constante de dissociação ácida (
) do HF.
Passo 4
Vamos supor que a solubilidade do
seja
mol/L. Assim, a concentração de
será
, e a concentração de
será
. Mas devido à reação com
, parte dos íons
se converte em HF. Vamos chamar a quantidade que reage de
.
Passo 5
Então, temos:
E sabemos que
mol/L, já que pH = 4,0.
Passo 6
A constante de dissociação ácida do HF é:
Rearranjando:
Passo 7
Mas para simplificar, vamos assumir que
é pequeno comparado a
, então podemos aproximar
. Assim:
Passo 8
Voltando à expressão do
:
Portanto:
Passo 9
Agora, precisamos dos valores de
e
. Suponhamos que:
Passo 10
Calculando a solubilidade:
Resposta
A solubilidade do
em pH = 4,0 é aproximadamente
mol/L.