Determine o número de graus de liberdade (f) para uma solução aquosa de ácido fluorídrico (HF).
Passo 1
Beleza, o enunciado pede para a gente achar o número de graus de liberdade (f) de uma solução aquosa de HF. Isso é um exercício de regra de fases (ou regra de Gibbs), numa solução onde o HF pode até se dissociar em H⁺ e F⁻. Então, o que vamos usar é a fórmula geral da regra de fases para sistemas com reação química:
onde
• f é o número de graus de liberdade (o que queremos);
• c é o número de componentes independentes;
• p é o número de fases (aqui só temos a fase líquida);
• r é o número de reações químicas em equilíbrio (a dissociação de HF).
• f é o número de graus de liberdade (o que queremos);
• c é o número de componentes independentes;
• p é o número de fases (aqui só temos a fase líquida);
• r é o número de reações químicas em equilíbrio (a dissociação de HF).
Passo 2
Identificando as fases:
Como estamos tratando só da solução líquida (sem separar gás ou sólido), temos p = 1.
Como estamos tratando só da solução líquida (sem separar gás ou sólido), temos p = 1.
Passo 3
Contando as reações químicas:
A única reação relevante é a dissociação do ácido fluorídrico:
A única reação relevante é a dissociação do ácido fluorídrico:
Logo, r = 1.
Passo 4
Determinando o número de componentes c:
Em solução aquosa de HF, as espécies “independentes” que participam são HF (não dissociado), H⁺ e F⁻. A água, como solvente em excesso, a gente não conta para variar a composição (ela fica de referência). Então c = 3.
Em solução aquosa de HF, as espécies “independentes” que participam são HF (não dissociado), H⁺ e F⁻. A água, como solvente em excesso, a gente não conta para variar a composição (ela fica de referência). Então c = 3.
Passo 5
Agora é só encaixar tudo na fórmula:
Significa que, para essa solução, você tem três variáveis independentes para definir o estado de equilíbrio (por exemplo, temperatura, pressão e concentração de HF livre).
Resposta
f = 3