A constante de formação do complexo
é
. Calcule a concentração de
livre em uma solução
de
em pH 4,0 e pH 1,0.
Passo 1
Resumo do Enunciado e Conteúdo Necessário
Vamos resolver um exercício de química envolvendo a constante de formação de um complexo. O enunciado nos diz que a constante de formação do complexo
é
. Precisamos calcular a concentração de íons
livres em uma solução de
de
nos seguintes pHs: 4,0 e 1,0.
Conteúdo da Matéria:
- Equilíbrio químico e constantes de formação.
- Relação entre pH e concentração de íons hidrogênio (
).
O que vamos precisar:
- Entender como a constante de formação (
) relaciona as concentrações dos reagentes e produtos no equilíbrio. - Usar a expressão da constante de formação para encontrar a concentração de
. - Relacionar o pH da solução com a concentração de íons
, que pode afetar o equilíbrio.
Passo 2
Entendendo a Constante de Formação (
)
A constante de formação (
) para o complexo
é dada por:
Onde:
-
é a concentração do complexo formado. -
é a concentração dos íons ferro livres. -
é a concentração do ligante Y livre.
Nosso objetivo é encontrar
, então vamos rearranjar a fórmula:
Passo 3
Relacionando pH com
O pH da solução afeta a concentração de íons hidrogênio (
). Assumimos que o ligante Y pode se protonar, ou seja, reagir com
para formar uma espécie protonada
. Isso reduz a concentração de
disponível para formar o complexo com
.
A relação entre
e
pode ser simplificada assumindo que:
Onde
é a constante de protonação de Y. No entanto, como
não foi fornecido, vamos simplificar e considerar que
está inversamente relacionado com
diretamente.
Para simplificar, assumimos que
≈
, já que a protonação afeta diretamente a disponibilidade de Y para formar o complexo.
Passo 4
Calculando
para Diferentes pH
Primeiro, calculamos a concentração de íons
para cada pH:
-
Para pH = 4,0:
-
Para pH = 1,0:
Agora, substituímos esses valores na expressão para
:
Calculando para cada pH:
-
pH = 4,0:
-
pH = 1,0:
Resposta
A concentração de
livre na solução é aproximadamente:
- Em pH 4,0:
- Em pH 1,0: