Considere os seguintes sais:
\mathrm{NH}_{4} \mathrm{Br}, \mathrm{CH}_{3} \mathrm{COONa}, \mathrm{Na}_{2} \mathrm{CO}_{3}, \mathrm{~K}_{2} \mathrm{SO}_{4} e NaCN , cujas soluções aquosas de mesma concentração têm diferentes valores de pH. No que se refere a essas soluções, assinale o que for correto.
  1. A solução de \mathrm{K}_{2} \mathrm{SO}_{4} é neutra, pois não apresenta hidrólise.

Passo 1

O enunciado dá uma lista de sais: \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Br},\\ \mathrm{CH}_{3}\mathrm{COONa},\\ \mathrm{Na}_{2}\mathrm{CO}_{3},\\ \mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4} e \mathrm{NaCN}, e diz que soluções aquosas desses sais (todas na mesma concentração) apresentam pH diferente. Foi apresentada a afirmativa 01: “A solução de \mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4} é neutra, pois não apresenta hidrólise.” A tarefa é verificar se essa afirmativa é correta. Lista de informações relevantes: a afirmativa refere-se especificamente ao sal \mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4} e afirma ausência de hidrólise e neutralidade.

Passo 2

Conceito necessário (explicado passo a passo): o que é hidrólise de sal e como decidir se uma solução salina é ácida, básica ou neutra.
  • Quando um sal se dissolve em água ele se separa em íons. Cada ânion ou cátion pode reagir com a água (hidrólise) se for a base conjugada de um ácido fraco ou o ácido conjugado de uma base fraca.
  • Regras práticas:
    1. Se o cátion vem de uma base forte (ex.: \mathrm{K}^+ de \mathrm{KOH}), ele não hidrólisa de forma significativa.
    2. Se o ânion vem de um ácido forte (ex.: \mathrm{Cl}^- de \mathrm{HCl}), ele não hidrólisa de forma significativa.
    3. Se o ânion é a base conjugada de um ácido fraco, ele hidrólisa e torna a solução básica.
    4. Se o cátion é o ácido conjugado de uma base fraca, ele hidrólisa e torna a solução ácida.
  • Para quantificar a hidrólise de um ânion A^- que é base conjugada do ácido HA usamos a relação
K_b = \frac{K_w}{K_a},
onde K_w é o produto iônico da água ( K_w=10^{-14} a 25^\circC), K_a é a constante de dissociação ácida de HA, e K_b é a constante de hidrólise (basicidade) de A^-. Se K_b não for exatamente zero, existe hidrólise (mesmo que muito fraca).

Passo 3

Aplicando isso a \mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4}:
  • O sal se dissocia em \mathrm{K}^+ e \mathrm{SO}_4^{2-}.
  • \mathrm{K}^+ vem de \mathrm{KOH} (base forte) → sem hidrólise apreciável.
  • \mathrm{SO}_4^{2-} é a base conjugada do ácido \mathrm{HSO}_4^-. A segunda dissociação do ácido sulfúrico
\mathrm{HSO}_4^- \rightleftharpoons \mathrm{SO}_4^{2-} + \mathrm{H}^+
tem constante K_{a2} relativamente baixa, mas não nula; o valor padrão é aproximadamente K_{a2} \approx 10^{-1{,}99}. Logo \mathrm{SO}_4^{2-} é uma base fraca (conjugada de um ácido fraco de 2ª dissociação) e pode hidrólisar:
\mathrm{SO}_4^{2-} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{HSO}_4^- + \mathrm{OH}^-.

Passo 4

Calcular a ordem de grandeza da hidrólise (para ver se é desprezível ou não). Usamos
K_b(\mathrm{SO}_4^{2-})=\frac{K_w}{K_{a2}}.
Substituindo K_w=10^{-14} e K_{a2}=10^{-1{,}99}:
K_b \approx \frac{10^{-14}}{10^{-1{,}99}} = 10^{-14+1{,}99}=10^{-12{,}01}\approx 9{,}8\times 10^{-13}.
Para uma solução de concentração total do sal igual a c (cada mol de \mathrm{K}_2\mathrm{SO}_4 gera 1 mol de \mathrm{SO}_4^{2-} por unidade de fórmula), a aproximação habitual para a hidrólise dá
[\mathrm{OH}^-]\approx \sqrt{K_b\,c}.
Escolhendo um exemplo prático comum em provas, c=0{,}10\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}:
[\mathrm{OH}^-]\approx \sqrt{9{,}8\times10^{-13}\times 0{,}10}=\sqrt{9{,}8\times10^{-14}}\approx 9{,}9\times10^{-7}\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}.
Isso dá
\mathrm{pOH}=-\log_{10}[\mathrm{OH}^-]\approx -\log_{10}(9{,}9\times10^{-7})\approx 6{,}00,
e portanto
\mathrm{pH}=14-\mathrm{pOH}\approx 14-6=8{,}00.
Ou seja, para c=0{,}10\\ \mathrm{M} a solução fica levemente básica ( \mathrm{pH}\approx 8). Se a concentração for menor (por exemplo c=1{,}0\times10^{-2}\\ \mathrm{M}), o efeito diminui e o pH fica muito próximo de 7{,}0. Portanto a hidrólise existe (não é nula), embora seja muito fraca.

Passo 5

Interpretação e conclusão didática: a afirmação diz que a solução de \mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4} é neutra “pois não apresenta hidrólise”. Isso é incorreto por duas razões:
  1. Tecnicamente \mathrm{SO}_4^{2-} pode hidrólisar porque é a base conjugada de \mathrm{HSO}_4^- (que tem K_{a2}\approx 10^{-1{,}99}), portanto a hidrólise não é zero.
  2. Na prática a hidrólise é muito fraca (constante K_b da ordem de 10^{-12}), então para soluções muito diluídas o pH ficará muito próximo de neutro, mas para concentrações usuais de prova (ex.: 0{,}1\\ \mathrm{M}) a solução apresenta pH levemente básico (como vimos, cerca de \mathrm{pH}\approx 8). Logo a justificativa “não apresenta hidrólise” está errada e a conclusão “é neutra” não é estritamente verdadeira em todos os casos.

Resposta

  1. Falsa.

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