Calcule o pH das soluções a seguir. Dado
.
(s) 150 mL de
(s) 150 mL de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A questão pede para calcular o pH de uma solução que é feita da mistura de duas soluções: uma de hidróxido de sódio (NaOH) e outra de amônia (NH₃). A matéria que estamos usando aqui envolve Equilíbrio Ácido-Base e conceitos de pH, pKb e pKw. Para resolver, vamos precisar calcular as concentrações dessas substâncias na solução final e usar as fórmulas relevantes para encontrar o pH.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria (em mols) de cada componente que estamos adicionando na mistura. Isso é feito multiplicando o volume pela concentração de cada solução.
Para o NaOH:
Para a NH₃:
Passo 3
Agora, vamos somar os volumes das soluções para encontrar o volume total da mistura:
Passo 4
Em seguida, vamos calcular as concentrações finais de NaOH e NH₃ na solução misturada, dividindo os mols pelo volume total.
Concentração de NaOH:
Concentração de NH₃:
Passo 5
Vamos lembrar que o NaOH é uma base forte e se dissocia completamente em Na⁺ e OH⁻. Então, a concentração de OH⁻ proveniente do NaOH é igual à concentração de NaOH:
Já a amônia (NH₃) é uma base fraca que reage com a água para formar NH₄⁺ e OH⁻. A constante de dissociação básica
da NH₃ é dada por:
Passo 6
Vamos montar a equação de equilíbrio para a reação da NH₃ com a água:
Usando a expressão da constante de equilíbrio
:
Como a concentração de NH₄⁺ será igual à concentração de OH⁻ formada pela NH₃, podemos simplificar:
Substituindo os valores conhecidos:
Passo 7
Resolvendo para
:
Passo 8
Agora, vamos somar as concentrações de OH⁻ provenientes do NaOH e da NH₃:
Passo 9
Com a concentração total de OH⁻, podemos encontrar o pOH da solução usando a fórmula:
Passo 10
Sabemos que:
Resposta
O pH da solução é aproximadamente 12,1.