Considere volumes iguais de soluções
dos ácidos listados a seguir, designados por I, II, III e IV e seus respectivos Ka:
Ácido | Fórmula | Ka | |
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I. | Ácido etanoico |
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II. | Ácido monocloroacético |
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III. | Ácido dicloroacético |
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IV. | Ácido tricloroacético |
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Coloque os ácidos em ordem crescente de concentração de
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem quatro ácidos diferentes, cada um com uma força diferente (representada pelo Ka). Todos estão na mesma concentração inicial de 0,1 mol/L. Nosso objetivo aqui é colocar esses ácidos em ordem crescente de concentração de íons H⁺ (ou seja, do menos ácido para o mais ácido). Para isso, vamos precisar entender como o Ka influencia na quantidade de H⁺ que cada ácido libera na solução.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o Ka. O Ka é a constante de dissociação ácida, que indica a força de um ácido fraco. Quanto maior o Ka, mais forte é o ácido, ou seja, ele se dissocia mais facilmente na água, liberando mais íons H⁺. A fórmula geral para a dissociação de um ácido (HA) na água é:
E o Ka é dado por:
Passo 3
Como todos os ácidos estão na mesma concentração inicial (0,1 mol/L) e assumindo que são ácidos fracos (Ka < 1), podemos simplificar o cálculo da concentração de H⁺ usando a aproximação:
Onde:
- $ K_a $ é a constante de dissociação do ácido.
- $ C $ é a concentração inicial do ácido.
Passo 4
Agora, vamos calcular a concentração de H⁺ para cada ácido usando a fórmula acima.
Para todos os ácidos, $ C = 0,1 $ mol/L.
-
Ácido Etanoico (I):
-
Ácido Monocloroacético (II):
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Ácido Dicloroacético (III):
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Ácido Tricloroacético (IV):
Passo 5
Com as concentrações de H⁺ calculadas, agora podemos organizar os ácidos do menor para o maior valor de $ [\mathrm{H}^{+}] $:
- Ácido Etanoico (I): $ 1,3 \times 10^{-3} , \mathrm{mol/L} $
- Ácido Monocloroacético (II): $ 1,14 \times 10^{-2} , \mathrm{mol/L} $
- Ácido Dicloroacético (III): $ 7,07 \times 10^{-2} , \mathrm{mol/L} $
- Ácido Tricloroacético (IV): $ 0,152 , \mathrm{mol/L} $
Resposta
A ordem crescente de concentração de $ \mathrm{H}^{+} $ é:
I < II < III < IV