Determine a concentração de todas as espécies em equilíbrio e calcule o pH a
das seguintes soluções: (Dados
do ácido acético
).
cloreto de sódio
cloreto de sódio
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a solução aquosa de cloreto de sódio:
- Determinar a concentração de todas as espécies em equilíbrio.
- Calcular o pH à
.
Dados fornecidos:
- Concentração inicial de cloreto de sódio:
. - Constante de ionização da água:
(à ). - Também foi informado
do ácido acético, mas esse dado não é necessário para resolver esta questão (a solução contém só , não ácido acético nem acetato).
Espécies que devemos considerar (na solução aquosa):
,
,
,
e a água
. Vou assumir solução ideal, dissociação completa de eletrólitos fortes e desprezar efeitos de atividade.
Passo 2
Reação de dissociação do sal em água e consequência estequiométrica.
A dissociação do sal solúvel pode ser escrita assim:
Sendo
um eletrólito forte, ele se dissocia praticamente por completo. Portanto, para cada mol de
dissolvido forma-se 1 mol de
e 1 mol de
.
Assim, imediatamente após dissolver:
Não há outras fontes significativas de
ou
além do sal dissolvido.
Passo 3
Verificação de possível hidrólise (reação com água) dos íons
e
.
As reações de hidrólise possíveis seriam:
No entanto, tanto
quanto
são os íons conjugados de um ácido forte (
) e de uma base forte (
), respectivamente. Íons conjugados de ácidos ou bases fortes têm basicidade/acidez negligível em solução aquosa: a constante de hidrólise é muito pequena, logo a extensão da reação de hidrólise é desprezível frente às concentrações iniciais de
. Em termos práticos, essas reações não alteram a concentração de
e
de forma mensurável.
Portanto, podemos considerar que:
sem variações significativas por hidrólise.
Passo 4
Equilíbrio de autoionização da água e cálculo de
,
e do pH.
A água participa do equilíbrio de autoionização:
que, em notação usual, dá a constante
Como a solução contém apenas eletrólito forte que não hidrolisa, não há fonte extra de
ou
além da autoionização da água; portanto a solução é eletricamente neutra e em primeira aproximação
Tomando a raiz quadrada de
obtemos:
O pH é definido como
Então
Passo 5
Comentários finais e observações práticas.
- A presença de
em concentração aumenta a força iônica da solução, o que em termos de atividades poderia deslocar ligeiramente o equilíbrio e mudar o pH por uma quantidade muito pequena. No entanto, em problemas de química analítica básica e em provas geralmente se despreza esse efeito e usa-se as concentrações molares diretas como fizemos. - Não há ácido fraco nem base fraca na solução, por isso o pH permanece neutro a
. - A concentração molar da água (
) pode ser considerada constante e não foi necessária para os cálculos solicitados.