Questão 4: Foi preparado uma solução aquosa contendo amônia ( \mathrm{NH}_{3} ) com uma concentração de 0,45 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}. Ao medir o pH da solução á 25^{\circ} \mathrm{C}, encontrou-se um valor de 10,35 . Com base nessas informações, escreva a expressão da constante de equilíbrio para a formação do íon amônio ( \mathrm{NH}_{4}^{+}) em água ( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} ) e calcule sua constante de basicidade a essa temperatura. Em seguida, compare o valor obtido com a constante de basicidade da piridina ( \mathrm{C}_{5} \mathrm{H}_{5} \mathrm{~N} ), que é \mathrm{Kb}=1.8 \times 10^{-9}, qual a base mais forte? ( 3,5 pontos)

Passo 1

O enunciado nos dá uma solução de amônia com concentração inicial de 0,45,mol/L e pH medido igual a 10{,}35 a 25^\circ\mathrm{C}. O conteúdo envolvido é equilíbrio ácido-base e vamos precisar usar a reação de protonação da amônia em água, a relação entre pH e [\mathrm{OH}^-], e então a expressão de K_b.

Passo 2

A reação de base para a amônia em água é
\mathrm{NH}_3 + \mathrm{H}_2O \rightleftharpoons \mathrm{NH}_4^+ + \mathrm{OH}^-.
A expressão da constante de basicidade K_b para essa reação é
K_b = \frac{[\mathrm{NH}_4^+]\,[\mathrm{OH}^-]}{[\mathrm{NH}_3]}.

Passo 3

Como o pH é 10{,}35, calculamos primeiro o pOH:
pOH = 14{,}00 - pH = 14{,}00 - 10{,}35 = 3{,}65.
Em seguida, obtemos a concentração de hidroxila:
[\mathrm{OH}^-] = 10^{-\,pOH} = 10^{-3{,}65} \approx 2{,}24\times 10^{-4}\,\mathrm{mol/L}.

Passo 4

No equilíbrio, o avanço x satisfaz
x = [\mathrm{OH}^-] = [\mathrm{NH}_4^+] = 2{,}24\times 10^{-4}\,\mathrm{mol/L}.
Como x é muito menor que a concentração inicial de amônia, podemos aproximar
[\mathrm{NH}_3] \approx 0{,}45\,\mathrm{mol/L}.

Passo 5

Substituindo na expressão de K_b:
K_b = \frac{x\cdot x}{0{,}45} = \frac{\bigl(2{,}24\times 10^{-4}\bigr)^2}{0{,}45} \approx \frac{5{,}02\times 10^{-8}}{0{,}45} \approx 1{,}12\times 10^{-7}.

Passo 6

Comparando com a constante de basicidade da piridina, K_b(\mathrm{piridina}) = 1{,}8\times 10^{-9}, vemos que
1{,}12\times 10^{-7} \;>\; 1{,}8\times 10^{-9},
logo a amônia é uma base mais forte que a piridina.

Resposta

A expressão de equilíbrio é
K_b = \frac{[\mathrm{NH}_4^+]\,[\mathrm{OH}^-]}{[\mathrm{NH}_3]},
o valor calculado é K_b \approx 1{,}1\times 10^{-7} e, portanto, a amônia é mais forte do que a piridina.

Exercícios relacionados