Questão 2 ( 6,0 pontos) (Atenção: deixe todos os cálculos e resoluções explícitos na questão)
Na Tabela 1 abaixo estão listados alguns ácidos e suas respectivas constantes de acidez.
Ácido
Ácido benzóico,
Íon benzilamónio,
Ácido cloroacético,
Ácido tiocético,
2a) Qual é o ácido mais forte? Escolha uma opção e justifique sua resposta.
() Ácido benzóico ( ) Íon benzilamônio () Ácido cloroacético( ) Ácido tiocético
2b) Qual é o ácido mais fraco? Escolha uma opção:
() Ácido benzóico () Íon benzilamônio ( ) Ácido cloroacético(?) Ácido tiocético
2c) Calcule o pH de uma solução aquosa
do ácido mais forte da Tabela acima.
| Ácido |
|
| Ácido benzóico,
|
|
| Íon benzilamónio,
|
|
| Ácido cloroacético,
|
|
| Ácido tiocético,
|
|
() Ácido benzóico ( ) Íon benzilamônio () Ácido cloroacético( ) Ácido tiocético
() Ácido benzóico () Íon benzilamônio ( ) Ácido cloroacético(?) Ácido tiocético
Passo 1
Enunciado e dados fornecidos (resumido e claro):\n
Tabela com ácidos e constantes de acidez :
Tabela com ácidos e constantes de acidez
Perguntas que o enunciado faz:
- (2a) Qual é o ácido mais forte? (escolher e justificar).
- (2b) Qual é o ácido mais fraco? (escolher).
- (2c) Calcular o pH de uma solução aquosa
do ácido mais forte da tabela.]
Passo 2
O que significa
e como ele relaciona força ácida (aulas rápidas):\n
- Definição: para um ácido genérico
em água, a reação de ionização é . A constante de acidez é
- Interpretação prática: quanto maior
, maior a tendência do ácido de liberar em solução (maior dissociação) → ácido mais forte. Quanto menor , ácido mais fraco. - Definição de pH: a concentração de íons hidrogénio está ligada ao pH por
Com isso em mente, para responder 2a e 2b basta comparar os valores numéricos de
.
Passo 3
Resposta a 2a (ácido mais forte) e 2b (ácido mais fraco), com justificativa numérica:\n
Comparando os dados:
Comparando os
O maior valor é
, que corresponde ao ácido cloroacético. Portanto esse é o ácido mais forte da tabela. O menor valor é
, que corresponde ao íon benzilamónio; portanto esse é o ácido mais fraco.
Passo 4
Preparação para calcular o pH da solução
do ácido cloroacético (questão 2c):\n
- Denotemos a concentração inicial do ácido por
. - Escrevemos a reação de equilíbrio e as concentrações iniciais/equilíbrio (assumindo que inicialmente não há
nem além da água):
Concentrações:
Ao atingir o equilíbrio, seja
a concentração de
formada. Então
Substituindo na definição de
:
Passo 5
Resolvendo a equação para
(forma exata — evitamos a aproximação
porque a verificação mostrará que a aproximação seria marginal):\n
Partindo de
Partindo de
multiplicando ambos os lados por
obtemos
Rearranjando:
Isto é uma equação quadrática em
. Aplicamos a fórmula de Bhaskara (fórmula quadrática). A solução positiva (concentração) é
Escolhemos esse sinal porque a outra raiz seria negativa.
Passo 6
Substituição numérica e cálculo de
e pH (cálculos detalhados):\n
Dados numéricos: e
. Calculamos os termos internos:
Dados numéricos:
Agora a raiz:
Portanto
Isto é,
:
(≈
), isto é maior que
, portanto a aproximação simples
teria dado um erro perceptível; usar a solução exata foi apropriado.\n
Finalmente, o pH:
Finalmente, o pH:
Arredondando razoavelmente (duas casas decimais) obtemos
.)
Resposta
2a) Ácido cloroacético.
2b) Íon benzilamónio.
2c)
2b) Íon benzilamónio.
2c)