(
pontos) O ácido fórmico ou oficialmente ácido metanoico é um ácido fraco, que, em temperatura ambiente, é um líquido incolor de cheiro irritante. O nome fórmico tem sua origem do latim formica, que significa formiga, dado que a primeira vez que o ácido foi isolado ocorreu por destilação do corpo de uma formiga. Na titulação de 50 mL de ácido fórmico (HCOOH)
, calcule o pH após a adição de 0,00 mL de NaOH. Dados:
Passo 1
O enunciado pede o pH da solução de ácido fórmico após a adição de
de NaOH, ou seja, o pH da solução inicial sem base adicionada. Dados fornecidos relevantes:
- Volume de ácido fórmico:
(não altera a concentração quando nada é adicionado). - Concentração inicial do ácido fórmico:
. - Constante de ionização:
.
O que precisamos calcular: o pH inicial da solução de ácido fraco.
Passo 2
Montando a reação de ionização e definindo incógnitas de maneira bem clara (passo-a-passo didático):
A reação de dissociação do ácido fórmico é
A reação de dissociação do ácido fórmico é
Definimos:
- Concentração inicial de
: . - Concentração inicial de
e : aproximadamente , pois o ácido é a única fonte relevante de H^+.
Sejaa concentração de formada na ionização (logo também a de ). Assim, em equilíbrio teremos:
Passo 3
Escrevendo a expressão da constante de ionização
e a equação de equilíbrio:
Substituindo
obtemos a equação
Isso leva à equação quadrática (se quisermos resolver exatamente)
Mas antes de resolver a quadrática, usamos a aproximação comum para ácidos fracos (se válida): se
então
, simplificando os cálculos.
Passo 4
Aplicando a aproximação
obtemos
Calculando:
O pH é definido por
. Assim,
Passo 5
Verificação da validade da aproximação e alternativa exata (para reforçar o entendimento):
- Fração ionizada
, que é menor que . Portanto a aproximação é válida. - Se quisermos a solução exata da quadrática usamos a fórmula de Bhaskara para
com
. A raiz positiva é
o que dá
A diferença entre a aproximação e a solução exata é mínima (
no pH), confirmando que a aproximação foi ótima.
Passo 6
Conclusão final e incentivo rápido: o pH inicial da solução de ácido fórmico
é aproximadamente
. Mandou bem pedindo só o caso sem NaOH — a parte chata de contas já ficou pronta; respira, você consegue com o restante da lista de exercícios!