Determine a concentração de todas as espécies em equilíbrio e calcule o pH e o pOH das soluções:
de NaOCl.
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte (tudo peguei do enunciado):
- Concentração inicial do sal:
de NaOCl. - Constante de basicidade (para
):
O que o enunciado pede: - Determinar as concentrações em equilíbrio de todas as espécies (pelo menos:
, , , e ). - Calcular o pH e o pOH da solução.
Passo 2
Entender a química que acontece (explicação didática):
- NaOCl é um sal de um ácido fraco (
) com uma base forte (NaOH). Na solução aquosa o cátion é espectador e fica com a mesma concentração inicial do sal. - O ânion
é a base conjugada de e reage com água (hidrólise básica):
- A constante de equilíbrio desta reação é
, dada por
Explicação das variáveis:
é a concentração molar do ácido hipocloroso,
é a concentração de hidróxido, e
é a concentração do ânion hipoclorito, todas no equilíbrio.
Passo 3
Montar a tabela ICE (ideal para provas) e a expressão de
:
- Inicialmente:
-
-
-
(desprezível frente à contribuição do sal).
-
- Defino
como a quantidade que reage (e que aparece de produtos), então no equilíbrio: -
- A expressão de
vira
Passo 4
Resolver para
: aproximação usual (fórmula e justificativa)
- Quando
é pequeno e a concentração do sal é relativamente grande, frequentemente . Então podemos aproximar . - Com essa aproximação:
Isto é uma fórmula prática:
, onde
é a concentração inicial da base conjugada.
Passo 5
Calcular numericamente
(faça as contas na prova assim):
- Substituindo
e :
(Usei raiz quadrada com 3 algarismos significativos.)
Passo 6
Verificação da aproximação (regra dos 5%):
- Fração de dissociação:
, isto é , bem menor que . - Conclusão: a aproximação é válida, portanto
calculado é confiável.
Passo 7
Obter todas as concentrações em equilíbrio (usar o
encontrado):
-
-
-
-
é o cátion espectador e permanece - Se quiser
, usar com :
Passo 8
Calcular pOH e pH (explicando o conceito):
- Definição:
. Calcule:
- Relação entre pH e pOH (a
): . Logo
Interpretação física: solução básica (pH>7), condizente com presença de
.
Passo 9
(Verificação extra por exatidão) Resolução exata da equação quadrática:
- Sem aproximar, da equação
obtemos
cuja solução positiva é
- Substituindo os números obtém-se
, confirmando o valor usado acima.