Dissolvendo o mesmo número de moléculas de HCl e de
em igual volume de água, em qual das duas soluções haverá maior número de íons?
Passo 1
O enunciado diz que dissolvemos o mesmo número de moléculas de
e de
em volumes iguais de água. A pergunta é: em qual das duas soluções haverá maior número de íons?\n
Informações relevantes dadas:
Informações relevantes dadas:
- Mesmo número de moléculas de cada soluto.
- Mesmo volume de água para cada solução.
- Os solutos são
e .
Nada mais foi pedido além de comparar o número de íons (isto é, as partículas carregadas) em cada solução.
Passo 2
Vamos traduzir “mesmo número de moléculas em igual volume” em uma linguagem que dá para calcular: isso significa que as duas soluções têm a mesma concentração inicial molar, que chamaremos de
(por exemplo em
). Expliquei porque: concentração é número de mols por volume, e com mesmo número e mesmo volume, a concentração é igual.\n
Agora pense no que gera íons numa solução. Íon é qualquer espécie carregada (ex.: ,
,
). O número total de íons por volume é a soma das concentrações de todas as espécies carregadas. Vamos analisar cada ácido.
Agora pense no que gera íons numa solução. Íon é qualquer espécie carregada (ex.:
Passo 3
Analisando
:
é um ácido forte e se ioniza praticamente por completo em água segundo a reação
Se a concentração inicial é
, então quase todas as moléculas se transformam em íons, ficando
O número total de íons (por unidade de volume) é a soma dessas concentrações:
Observação: aqui tratei a dissociação como completa porque
é ácido forte — na prática experimental é praticamente 100% dissociado à diluições comuns.
Passo 4
Analisando
(ácido acético): é um ácido fraco e apenas parte das moléculas se ioniza:
Se a concentração inicial é
, deixe a parte que se ioniza ser
. Então, ao equilíbrio:
O constante de acidez é definida por
Isto é só a expressão do equilíbrio:
caracteriza quanto o ácido tende a se ionizar. Para o ácido acético temos aproximadamente
(valor típico), o que é pequeno — sinal de dissociação fraca.
Passo 5
Estimativa de
. Quando
não é extremamente pequena, normalmente
, então podemos aproximar
. Assim
O número total de íons na solução de ácido acético será
Passo 6
Compare as duas quantidades de íons: para
tivemos
; para o ácido acético aproximamos
. Tomando a razão,
Como habitualmente
do ácido acético é muito menor que
(ex.: se
então
), a razão é muito menor que
. Ou seja, a solução de
tem muito menos íons que a solução de
para a mesma concentração inicial.
Passo 7
Intuição final e dica para prova:
é ácido forte → praticamente 100% das moléculas viram íons (cada molécula gera dois íons:
e
), enquanto
é ácido fraco → só uma pequena fração se ioniza, gerando muito menos íons. Na prova, bastaria reconhecer “ácido forte” versus “ácido fraco” e concluir imediatamente que a solução de
terá mais íons (desde que as concentrações iniciais não sejam extremamentes baixas onde a autoionização da água passa a competir).
Resposta
A solução de
.