Obs.: É permitido o uso de calculadora, porém todas as respostas devem vir acompanhadas dos cálculos pertinentes, com o desenvolvimento das equações até a resposta final.
(a) Por que em muitos casos é utilizada a atividade ao invés da concentração? Qual é a relação entre atividade, concentração e força iônica? Explique. (b) Calcule a força iônica de uma solução contendo
.
(a) Por que em muitos casos é utilizada a atividade ao invés da concentração? Qual é a relação entre atividade, concentração e força iônica? Explique. (b) Calcule a força iônica de uma solução contendo
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício com duas partes:
(a) Quer saber por que, muitas vezes, usamos a atividade em vez da concentração e como elas se relacionam com a força iônica.
(b) Precisa calcular a força iônica de uma solução que tem
na concentração de
.
Para resolver isso, vamos precisar entender o que é atividade, concentração e força iônica, além de saber como aplicar a fórmula da força iônica.
Passo 2
Vamos começar com a parte a. Primeiro, por que usamos a atividade ao invés da concentração?
A concentração é simplesmente a quantidade de uma substância presente em um volume específico de solução. Mas em soluções reais, principalmente as que têm íons, as partículas interagem entre si. Essas interações fazem com que o comportamento dos íons na solução não seja exatamente o que a concentração sozinha indicaria. É aí que entra a atividade.
A atividade leva em conta essas interações entre íons, ajustando a concentração para refletir de forma mais precisa o “poder efetivo” dos íons na solução. Então, ao usar a atividade, a gente tem uma representação mais fiel de como os íons realmente se comportam na solução.
Passo 3
Agora, vamos ver a relação entre atividade, concentração e força iônica.
A atividade (
) é relacionada à concentração (
) por um fator chamado coeficiente de atividade (
):
O coeficiente de atividade (
) ajusta a concentração para levar em conta as interações entre íons na solução.
A força iônica (
) é uma medida da concentração total de íons na solução e de suas cargas. Ela afeta propriedades como a solubilidade e a condutividade elétrica da solução. A fórmula para calcular a força iônica é:
Onde:
-
é a concentração de cada íon -
é a carga de cada íon
Essa soma considera todos os íons presentes na solução.
Passo 4
Agora, vamos para a parte b: calcular a força iônica da solução de
com concentração de
.
Primeiro, vamos entender como o
se dissocia na água:
Ou seja, um mol de
gera 1 mol de íons
e 3 mols de íons
.
Agora, vamos calcular as concentrações de cada íon:
- Concentração de
( ):
- Concentração de
( ):
Agora, aplicamos a fórmula da força iônica:
Substituindo os valores:
Calculando cada parte:
Somando:
Finalmente, multiplicamos por 1/2:
Resposta
A força iônica da solução de
é
.