Quantos mols de cloreto de amônio deveriam ser adicionados a 25,0 mL de NH3 0,20 mol / L para abaixar seu pH até 8,50 ? (Admita que não haja variação de volumes.)

Passo 1

Beleza, vou resumir a questão e o que precisamos.
Enunciado: “Quantos mols de cloreto de amônio (NH₄Cl) precisam ser adicionados a 25,0 mL de NH₃ 0,20 mol/L para abaixar o pH até 8,50? (Volume fixo.)”
Conteúdo: química de ácidos e bases (verdadeiro tampão NH₃/NH₄⁺), usando a equação de Henderson–Hasselbalch.
O que vamos usar:
  1. pKₐ do par conjugado NH₄⁺/NH₃ (pKₐ = 14 – pK_b do NH₃; pK_b(NH₃)=4,75 gives pKₐ=9,25).
  2. Equação de Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log [base][ácido] á
  3. Relação entre concentração e número de mols (C = n/V).

Passo 2

Calcular quantos mols de NH₃ já temos antes de adicionar NH₄Cl.
Volume da solução: 25,0 mL = 0,0250 L
Concentração de NH₃: 0,20 mol/L
Logo, mols de NH₃ iniciais:
nrm NH3 = C times V = 0,20,rm molL times 0,0250,L = 0,0050,rm mol

Passo 3

Aplicar Henderson–Hasselbalch para o sistema tampão NH₃/NH₄⁺:
pH = pKa + log[ rm NH3 ][ rm NH4^+ ]
Substituindo pH = 8,50 e pKₐ = 9,25:
8,50 = 9,25 + log[ rm NH3 ][ rm NH4^+ ] Longrightarrow log[ rm NH3 ][ rm NH4^+ ] = -0,75
Passando do logaritmo:
[ rm NH3 ][ rm NH4^+ ] = 10^-0,75 approx 0,178

Passo 4

Como o volume não muda, podemos usar razão de mols em vez de concentrações (o volume cancela):
nrm NH3nrm NH4^+ = 0,178 Longrightarrow nrm NH4^+ = nrm NH30,178 = 0,00500,178 approx 0,0281,rm mol
Esse é exatamente a quantidade de NH₄Cl (um mol de NH₄Cl gera um mol de NH₄⁺).

Resposta

Você precisa adicionar aproximadamente mol de NH₄Cl.

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