Calcule o pH da solução preparada pela adição de
de óxido de lítio,
, a água suficiente para completar o volume de
.
Passo 1
O enunciado pede que você calcule o pH da solução obtida ao adicionar
de óxido de lítio a água até completar
. Informações dadas e o que é pedido:
- Massa de óxido de lítio:
. - Volume total da solução:
. - O que pedir: o valor do
da solução resultante.
Passo 2
Entender o comportamento químico do óxido de lítio na água. Óxidos de metais alcalinos (como o lítio) reagem com água formando hidróxidos fortes. A reação química é:
Explicação didática: cada mol de
consome 1 mol de água e produz
mols de
. O
é um hidróxido forte, ou seja, se dissocia completamente em íons:
Portanto, para cada mol de
formado teremos
mols de
na solução.
Passo 3
Calcular a massa molar (massa molecular) de
. Usamos massas atômicas aproximadas:
e
.
Explicação: a massa molar é a soma das massas atômicas dos átomos que compõem a molécula, multiplicadas pelo número de cada átomo.
Passo 4
Calcular o número de mols de
adicionados, usando
Aplicando:
Explicação: dividimos a massa dada pela massa de um mol para obter quantos mols temos. Mantive várias casas para não perder precisão nos passos seguintes.
Passo 5
Calcular os mols de
formados. Pela estequiometria da reação do Passo 2, cada mol de
produz
mols de
:
Explicação: multiplicamos os mols do reagente pelo coeficiente estequiométrico que relaciona
e
.
Passo 6
Calcular a concentração de
na solução, usando
onde
é o volume em litros. Aplicando:
Explicação: concentração molar é mols por litro.
Passo 7
Calcular o
a partir da concentração de
. Definição:
Aplicando:
Vamos calcular o logaritmo:
. Portanto
Explicação sobre log:
transforma uma concentração em uma escala logarítmica inversa; valores menores de concentração dão
maiores.
Passo 8
Converter
em
. Para soluções aquosas a
usa-se a relação:
Logo
Explicação: essa relação vem do produto iônico da água
a
, levando às definições de
e
.
Passo 9
Arredondamento e número de algarismos significativos. Os dados do problema (
e
) têm três algarismos significativos; é razoável apresentar o
com duas casas decimais. Assim:
Motivação: pH normalmente é dado com duas casas decimais em problemas de química de graduação e isso respeita a precisão das medidas iniciais.