(2,0 pontos) O ácido acético concentrado (
) P.A. é um líquido e apresenta as seguintes características:
e densidade
. Na preparação de uma solução de ácido acético, um químico pipetou
do ácido concentrado P.A., transferiu o volume para um balão volumétrico de 500 mL e completou o volume com água destilada. Calcule:
a) A concentração de ácido acético (em mol/L)
b) O pH na solução preparada
c) A fração de dissociação (
) em %
Dados: Ka do ácido acético
a) A concentração de ácido acético (em mol/L)
b) O pH na solução preparada
c) A fração de dissociação (
Passo 1
O enunciado pede que, a partir de
de ácido acético concentrado (P.A.,
, densidade
, massa molar
), diluímos para
e calculemos:
a) a concentração de ácido acético na solução final (em mol/L);
b) o pH da solução preparada;
c) a fração de dissociação em porcentagem.
a) a concentração de ácido acético na solução final (em mol/L);
b) o pH da solução preparada;
c) a fração de dissociação
Dados relevantes extraídos do enunciado:
Passo 2
Entender o que significa
e usar a densidade.
O percentual em massa significa que, em da solução concentrada, há
de soluto (ácido acético). A densidade relaciona volume e massa da solução.
O percentual em massa significa que, em
Calcule a massa da alíquota retirada:
Passo 3
Calcule a massa de ácido acético puro presente nessa alíquota usando o
:
Explicação curta: multiplicamos a massa total da solução pela fração em massa do soluto.
Passo 4
Calcule o número de mols de ácido acético: a definição de mol é a massa dividida pela massa molar.
Passo 5
Calcule a concentração inicial (
) após diluir para
. Concentração molares é mols por litro.
Breve explicação: após diluir, a quantidade de mols não muda; só muda o volume, por isso dividimos por
.
Passo 6
Agora vamos ao equilíbrio ácido fraco. Reação de ionização do ácido acético:
Definimos
como a concentração de
liberada (e também de
) no equilíbrio. Montamos a tabela ICE (Inicial–Variação–Equilíbrio):
A constante de acidez é:
Passo 7
Para resolver
poderíamos resolver a equação quadrática exata, mas é comum usar a aproximação
(isto é,
) quando a dissociação é pequena. Explicação da aproximação: para ácidos fracos moderados,
costuma ser muito menor que
, então
Vamos usar essa fórmula e depois checar se a aproximação é válida.
Calcule
aproximado:
Passo 8
Verificação da validade da aproximação: calculamos a porcentagem de dissociação relativa a
:
Como
, a aproximação
é plenamente válida. Portanto o valor de
está confiável.
Passo 9
Calcule o pH a partir de
. A definição é
.
Breve explicação: usamos o logaritmo decimal; o resultado significa que a solução é ácida, como esperado.
Passo 10
Calcule a fração de dissociação
em porcentagem. Definição:
Substituindo os valores já calculados:
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)