Definir a composição das soluções a seguir e escrever as respectivas equações matemáticas das constantes de equilíbrio, balanço de massa, balanço de carga e condição protônica. Dado pKw = 14,0 (25^circ C). Sugestão: Começar identificando o tipo de sal.
(b) CaCl2 0,03 mol L^-1.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A pergunta pede para definirmos a composição de uma solução de cloreto de cálcio (CaCl₂) com concentração de 0,03 mol/L. Além disso, precisamos escrever as equações matemáticas das constantes de equilíbrio, fazer o balanço de massa, o balanço de carga e a condição protônica. Vamos usar conceitos de química aquosa, como dissociação de sais, equilíbrio ácido-base e equilíbrio de água. Vamos precisar lembrar que o pKw é 14,0 a 25°C.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar o tipo de sal. O CaCl₂ é um sal formado pela combinação de um cátion metálico, Ca²⁺, e um ânion, Cl⁻. Isso significa que na água, o CaCl₂ vai se dissociar completamente em íons Ca²⁺ e Cl⁻.

Passo 3

Agora, vamos escrever a equação de dissociação do CaCl₂ na água:
CaCl2 Ca^2+ + 2,Cl^-
Isso mostra que cada molécula de CaCl₂ produz um íon de cálcio e dois íons de cloreto.

Passo 4

Em seguida, vamos considerar o equilíbrio de água (autoionização da água):
H2O <=ftharpoons H^+ + OH^-
Sabemos que a constante de ionização da água, Kw = 10^-pKw = 10^-14 , está relacionada ao pKw dado:

Passo 5

Agora, vamos estabelecer o balanço de massas para cada espécie na solução. Como o CaCl₂ se dissocia completamente:
  • Concentração de : 0,03 mol/L
  • Concentração de : 2 × 0,03 = 0,06 mol/L
Além disso, temos e da água. Vamos chamar a concentração de de x mol/L, então a de será .

Passo 6

Agora, fazemos o balanço de carga. A soma das cargas positivas deve igualar a soma das cargas negativas na solução:
[Ca^2+] + [H^+] = [Cl^-] + [OH^-]
Substituindo os valores:
0,03 + x = 0,06 + 10^-14x

Passo 7

Como 0,03 + x approx 0,06 é um número muito pequeno, podemos ignorar esse termo na equação para simplificar:
x approx 0,03 , mol/L
Resolvendo para x:

Passo 8

Por fim, aplicamos a condição protônica usando o pKw:
[H^+] times [OH^-] = 10^-14
Com [OH^-] = 10^-140,03 approx 3,33 times 10^-13 , mol/L :

Resposta

A composição da solução de CaCl₂ 0,03 mol/L é:
  • Concentração de CaCl2 Ca^2+ + 2,Cl^- : 0,03 mol/L
  • Concentração de H2O <=ftharpoons H^+ + OH^- : 0,06 mol/L
  • Concentração de Kw = [H^+][OH^-] = 10^-14 : 0,03 mol/L
  • Concentração de [Ca^2+] = 0,03 , mol/L, [Cl^-] = 0,06 , mol/L : 0,03 + 0,03 = 0,06 + 3,33 times 10^-13 mol/L
As equações matemáticas são:
Dissociação:
[H^+] times [OH^-] = 10^-14
Equilíbrio de água:
Constante de equilíbrio da água:
Balanço de massa:
Balanço de carga:
Condição protônica:

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