Qual é o pH esperado para uma solução preparada misturando-se bicarbonato de sódio de
na água se assumirmos que a concentração final de bicarbonato é aproximadamente igual à sua concentração analítica?
e
Passo 1
Beleza, o enunciado pede para a gente achar o pH de uma solução de bicarbonato de sódio (NaHCO₃) 1,0·10⁻³ M, assumindo que a concentração de HCO₃⁻ no final é igual à concentração analítica. Isso é um problema de equilíbrio ácido-base envolvendo uma espécie anfótera (o íon HCO₃⁻), e vamos usar as constantes de dissociação Ka₁ e Ka₂ para resolver.
Passo 2
Antes de tudo, lembra que:
- Ka₁ refere-se a H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻, ou seja
. - Ka₂ é para HCO₃⁻ ⇌ H⁺ + CO₃²⁻, ou
.
O íon HCO₃⁻ pode agir tanto doador quanto receptor de prótons, por isso é anfótero.
Passo 3
Quando você tem só o íon anfótero HCO₃⁻ em água, ele gera tanto H₂CO₃ quanto CO₃²⁻ em equilíbrio. Aí entra um truquezinho esperto usando a equação de Henderson-Hasselbalch para cada equilíbrio:
- Para Ka₁:
- Para Ka₂:
Se você somar as duas expressões, dá:
.
O legal é que, partindo só de HCO₃⁻, chega-se em equilíbrio com quantidades iguais de H₂CO₃ e CO₃²⁻, então
e .
e
Logo:
Passo 4
Agora, só falta calcular:
Então
Resposta
O pH esperado da solução de NaHCO₃ 1,0·10⁻³ M é aproximadamente 8,34.