Uma empresa de produção de perfume precisa de uma solução com o pH de 5,40, devido a presença da fração maior da espécie química do ion acetato. Comprove essa afirmação através dos cálculos de distribuição da espécie em função do pH. Dados: Concentração analítica de
e Ácido acético Ka:
. Temperatura
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que fala sobre uma empresa que produz perfume e precisa ajustar o pH da solução para 5,40. Isso é importante porque nessa condição a maior parte da espécie química presente será o íon acetato. Para resolver isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico, especificamente a dissociação de ácidos fracos e a equação de Henderson-Hasselbalch. Vamos precisar dos dados fornecidos: concentração analítica de 0,01 mol/L, constante de dissociação ácida do ácido acético (
) e a temperatura de 25°C.
Passo 2
Primeiro, vamos entender qual é a relação entre o pH, a constante de dissociação ácida (
) e as espécies conjugadas do ácido acético. A equação de Henderson-Hasselbalch é super útil aqui. Ela relaciona essas variáveis da seguinte forma:
Onde:
-
é o potencial hidrogeniônico da solução. -
é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida ( ). -
é a concentração da espécie conjugada (íon acetato). -
é a concentração do ácido não dissociado (ácido acético).
Passo 3
Vamos calcular o
do ácido acético usando a constante de dissociação fornecida:
Agora, sabemos que o pH desejado é 5,40. Vamos substituir esses valores na equação de Henderson-Hasselbalch:
Passo 4
Vamos isolar o termo logarítmico para encontrar a razão entre as concentrações das espécies:
Agora, para eliminar o logaritmo, elevamos 10 em ambos os lados:
Isso significa que a concentração do íon acetato é aproximadamente 4,57 vezes maior que a do ácido acético não dissociado.
Passo 5
Sabendo que a concentração total da solução é de 0,01 mol/L, podemos encontrar as concentrações individuais de
e
.
Vamos chamar a concentração de
de
. Então, a concentração de
será
.
A soma das concentrações é igual à concentração total:
Então, a concentração de
é:
Resposta
Concluímos que, a pH de 5,40 na solução de 0,01 mol/L de ácido acético faz com que aproximadamente 82% da espécie química presente seja o íon acetato (
). Portanto, essa condição de pH garante que a fração majoritária na solução seja o íon acetato, conforme desejado pela empresa de perfume.