Calcule o pH de uma solução preparada pela mistura de 25 mL de ácido clorídrico 0,10 mol / L com 25 mL amônia 0,10 mol / L .(Ka=1,75 \times 10-5)
Passo 1
O enunciado pede: calcular o pH da solução obtida ao misturar
de ácido clorídrico
com
de amônia
. Dados fornecidos relevantes:
Valor dado no enunciado:
. Observação importante: esse valor coincide com o valor usual da constante de basicidade da amônia; por isso vou usar esse número como a constante de basicidade de
, isto é,
. Também usarei
(condições padrão
).
Passo 2
Calcular moles iniciais de cada reagente (fórmula:
, onde
é concentração em mol·L^{-1} e
é volume em L).
Reação entre ácido forte e base fraca:
Como os números de mol são iguais, ambos se consomem totalmente e o produto principal na solução é o cátion
(mais o contra-íon
, que é espectador). Portanto, moles de
formados:
Volume total após mistura:
Concentração inicial de
na solução resultante:
Passo 3
Explicação do equilíbrio ácido-base a considerar e como obter
do íon
.
A reação de dissociação do íon amônio é
A constante de acidez para
é
. Quando temos a constante de basicidade de
,
, a relação entre
e
é
onde
é o produto iônico da água (
a
). Portanto
Substituindo
:
Passo 4
Montar o equilíbrio e a expressão de
. Seja
a concentração de
formada pela dissociação do
. As concentrações no equilíbrio ficam:
A expressão de
é
Como
é muito pequeno, esperamos que
, então podemos aproximar
. Assim
Passo 5
Calcular numericamente
.
Primeiro calcule
:
Agora a raiz quadrada:
Passo 6
Calcular o pH a partir de
. Fórmula:
Assim
Passo 7
Verificar a validade da aproximação
. Calculamos a fração dissociada:
muito menor que
, então a aproximação é válida e o resultado é confiável. Força de incentivo: deu trabalho, mas a conta fechou direitinho — você segurou a onda!