QUESTÃO. O excesso de amônio (
) em fertilizantes nitrogenados pode alterar o pH do solo devido à formação de íons
. Um experimento simulou a adição de 0,100 mol de sulfato de amônio
a
de água pura. Suponha dissociação total do sal e que o único equilíbrio relevante seja o da base conjugada do
:
Dados: Massa molar do
.
a) Calcule a concentração de íons
após a dissolução do sal no sistema.
b) Considerando o equilíbrio ácido-base do
, calcule o pH final da solução.
a) Calcule a concentração de íons
b) Considerando o equilíbrio ácido-base do
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- (a) A concentração de íons
após dissolver mol de em de água, supondo dissociação total do sal. - (b) O pH final da solução considerando o equilíbrio ácido
com constante de dissociação ácida
(a
).
Informações relevantes do enunciado que usaremos:
Passo 2
Calcular a concentração inicial de
proveniente da dissociação total do sal.
Cada mol de
fornece
mol de
. Então a quantidade de mols de
é
Como o volume da solução é
, a concentração inicial de
será
Passo 3
Explicar o equilíbrio ácido e montar a expressão de
.
O equilíbrio é
Definimos
como a concentração de
formada no equilíbrio (e também de
formada). Assim, usando uma tabela ICE (Initial, Change, Equilibrium):
A constante de dissociação ácida é definida por
Passo 4
Aplicar uma aproximação comum (quando apropriado) para resolver para
.
Se
for muito menor que
, podemos aproximar
e obter
Calculemos
:
Agora a raiz quadrada:
Esse
é a concentração de
no equilíbrio, ou seja
.
Passo 5
Calcular o pH a partir de
.
Por definição,
Usando propriedades de logaritmo:
Passo 6
Verificar se a aproximação foi válida e comentar sobre a contribuição da água.
Calcule a ionização percentual aproximada:
que é muito menor que
, logo a aproximação
é válida.
A autoionização da água produz
, que é muito menor que
, portanto podemos desprezá-la para este cálculo.
Passo 7
Resumo final dos resultados calculados (concisão para a prova):
- Concentração inicial de
: . - pH final da solução:
.