Escreva os balanços de cargas e de massa para uma solução de
e calcule a concentração de íons hidrônio. Dados
e
.
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Passo 1
Beleza, o enunciado pede para a gente montar os balanços de massa e de carga numa solução 0,100 M de NaHCO₃ e, a partir daí, achar a concentração de íons hidrônio [H₃O⁺].
Conteúdo que vamos usar:
Conteúdo que vamos usar:
- Equilíbrios ácido-base do sistema carbonato (Ka₁ e Ka₂).
- Balanço de massa (conservação do total de “carbono”).
- Balanço de carga (positivos = negativos).
- Relações de equilíbrio:
Ka₁ = 4,45×10⁻⁷ e Ka₂ = 4,7×10⁻¹¹
Kw = 1,0×10⁻¹⁴
Passo 2
Escrevendo o balanço de massa para o nosso “carbono total” (CT):
Aqui a gente diz que todo o NaHCO₃ dissolvido termina em alguma dessas três espécies.
Passo 3
Escrevendo o balanço de carga (cargas + = cargas –):
Como [Na⁺] = 0,100 M (vem do NaHCO₃) e
a gente tem todas as espécies de carga.
Passo 4
Agora as expressões de equilíbrio:
- Ka₁ para H₂CO₃ ⇌ HCO₃⁻ + H₃O⁺
- Ka₂ para HCO₃⁻ ⇌ CO₃²⁻ + H₃O⁺
Substituindo essas duas expressões no balanço de massa, dá
Por outro lado, no balanço de carga nota-se que [H₃O⁺] e [OH⁻] são muito menores que 0,100 M, então
Logo do balanço de massa simplificado sai
Esse é o resultado clássico de um sal anfiprótico:
Passo 5
É só colocar os números:
Resposta
A concentração de íons hidrônio na solução de 0,100 M de NaHCO₃ é