(Ime 2024) Considere que o dióxido de carbono da atmosfera terrestre reage com a água da chuva, ao nível do mar, criando uma solução tampão de
, conforme a reação abaixo:
Suponha que:
I. a pressão parcial de equilíbrio inicial de
na atmosfera é
bar;
II. para a formação de
a partir de
, ocorre o seguinte equilíbrio de dissolução na atmosfera úmida, com
e Pco2(g) em bar:
III. 5% em massa de
reagem, de forma irreversível, com OH gasoso na atmosfera para gerar
, conforme a reação abaixo:
IV. todo
se dissolve na atmosfera úmida, transformando-se em
;
V. o
formado a partir da reação de
com a base do tampão não se converte em
ou
.
Sabe-se que:
- a única solução positiva da equação
é aproximadamente
- a única solução positiva da equação
é aproximadamente
Após a liberação de
por
de atmosfera úmida, calcule o módulo da diferença entre os valores final e inicial do pH do tampão de
.
Dados:
.
II. para a formação de
V. o
Passo 1
O enunciado trata de um tampão formado pelo equilíbrio
com constante de equilibrio
Primeiro calculamos o pH inicial a partir da pressão parcial de
na atmosfera e da dissolução, depois vemos quanto de
aparece quando 5 % de 184 mg de
reagem, e por fim recalculamos o pH após esse ácido forte consumir parte do
.
Passo 2
Calculamos
inicial pela dissolução:
Seja
[
] inicial; como ao final do equilíbrio teremos também
e
, impomos
cuja solução positiva dada no enunciado é
Logo
Passo 3
De
,mg de
por
, apenas
reagem, ou seja
,mg de
. Em mol:
Cada mol de
gera 1 mol de
, que se dissolve em 1
de solução (ou 1000 L), dando
Esse ácido forte consome
segundo
em que todo o
(
M) é consumido. Como antes
, sobra
e o
“externo” fica ainda
antes da reequilibração.
Passo 4
Agora reequilibramos o tampão. Seja
o avanço da reação
.
Então
Então
e a condição de equilíbrio
O enunciado nos dá a solução positiva desta quadrática como
Logo o
final é
e por fim
Passo 5
A variação absoluta de pH é
Resposta
0,1