Calcule o pH de uma solução preparada pela mistura de 25 mL de ácido clorídrico 0,10 mol / L com 25 mL amônia 0,25 mol / L .(Ka=1,75 \times 10-5)
Passo 1
Enunciado e dados fornecidos (copiando exatamente as informações importantes): mistura de
de ácido clorídrico
com
de amônia
. Foi dado também
(valor no enunciado). Volumes somam ao final e a temperatura padrão será assumida com
.
Informações listadas:
Informações listadas:
- Volume de HCl:
. - Concentração de HCl:
. - Volume de NH
: . - Concentração de NH
: . - Constante fornecida no enunciado:
. - Constante de ionização da água:
(assumida para 25 ºC).
Passo 2
Calcular os mols iniciais de cada espécie (a conta é simples:
).
Mols de HCl:
Mols de HCl:
Mols de NH
:
Passo 3
Escrever a reação entre HCl (ácido forte) e NH
(base):
A reação consome HCl e NH
em proporção
. Comparando os mols, HCl é o reagente limitante porque
. Portanto:
- Mols de HCl consumidos:
. - Mols de NH
consumidos: . - Mols de NH
formados: . - Mols de NH
restantes: .
Passo 4
Calcular concentrações finais após a mistura (volume total
).
Concentração de NH remanescente:
Concentração de NH
Concentração de NH
formada:
Logo temos um par conjugado
, ou seja, uma solução tampão base/ácido conjugado.
Passo 5
Interpretar o valor dado
. Observação importante (explicando meu raciocínio): a amônia é uma base fraca cuja constante usual é
na ordem de
. O valor dado no enunciado tem ordem
, portanto é muito mais razoável interpretá‑lo como
e não como
. Vou então tratar o número dado como
Para aplicar a forma de Henderson–Hasselbalch precisamos do
do ácido conjugado
. A relação entre
e
é:
Logo:
Calcular:
Calcular
:
(Explicando o que é
: é a constante de ionização da água,
a
.)
Passo 6
Aplicar a equação de Henderson–Hasselbalch adaptada para par ácido fraco/ base conjugada. A forma habitual é:
Aqui a “base” é
e o “ácido” é
. Substituindo os valores:
Calcular a razão:
E
. Portanto:
Passo 7
Comentário final e checagem rápida: a aproximação de Henderson é válida porque temos concentrações razoavelmente maiores que as constantes de ionização e porque a razão base/ácido não é extrema (1,5). Assim o valor calculado é confiável para a prova.