A piridina
é uma base fraca de
. a) Qual é a concentração de
em uma solução
de
? b) Qual é a concentração de
em uma solução
de
? c) Qual é o pH da solução da questão (b)? d) Qual é pH de uma solução
de
?
Passo 1
O enunciado dá que a piridina
é uma base fraca com constante de basicidade
. Perguntas:
a) Qual é a concentração de
em uma solução de concentração inicial
de piridina?
b) Qual é a concentração de nessa mesma solução de
?
c) Qual é o pH da solução da questão (b)?
d) Qual é o pH de uma solução de piridina com concentração inicial ?
b) Qual é a concentração de
c) Qual é o pH da solução da questão (b)?
d) Qual é o pH de uma solução de piridina com concentração inicial
Informações relevantes que temos: a base fraca se ioniza parcialmente na água segundo uma reação ácido-base e vale a relação de equilíbrio com
. Para converter entre
e
usamos o produto iônico da água
(à
). Vamos trabalhar com aproximações usuais para bases fracas e checar se são válidas.
Passo 2
Escrevendo a reação de ionização da base (piridina
) em água:
Definimos as concentrações no equilíbrio usando uma incógnita
que representa
formado:
A expressão da constante de basicidade é
Aqui
é a concentração inicial da base (por exemplo
) e
é
no equilíbrio.]
Passo 3
Para bases fracas normalmente fazemos a aproximação
, então
. Assim obtemos a fórmula aproximada prática:
Vou usar essa fórmula e depois verificar se a aproximação é válida (checando
em %).
Explico rapidamente por que isso funciona: a equação exata é uma quadrática
. Quando
é muito menor que
, o termo
na equação reduz-se, levando à forma simples
, daí
.
Passo 4
Dados:
e
.
Calculemos o produto:
Agora a raiz quadrada:
Portanto
(arredondando mantemos algarismos significativos compatíveis).
Verificação da aproximação:
, muito menor que
. A aproximação
é válida.
Passo 5
Usamos o produto iônico da água
(à
). Assim,
Passo 6
Definição de pH:
Calculando:
Alternativamente podemos calcular pOH e usar
:
mesmo resultado (diferença em arredondamento muito pequena).
Passo 7
Agora com
.
Usamos novamente a aproximação
:
Verificação da aproximação:
, muito menor que
, logo válida.
Calculamos a
e a
:
Resposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)