Questão 2 ( 6,0 pontos) (Atenção: deixe todos os cálculos e resoluções ex, jlícitos na questão) Na Tabela 1 abaixo estão listados alguns ácidos e suas respectivas constantes de acidez.
Ácido
pK
Ácido fosfórico,
Ácido fosforoso,
Ácido selenoso,
Ion hidrogenosselenato,
2a) Qual é o ácido mais fraco? Escolha uma opção e justifique sua resposta. (2 pontos)
( ) Ácido fosfórico Ácido fosforoso Ácído selenoso
Íon hidrogenosselenato
2b) Calcule o pH de uma solução aquosa
do ácido mais fraco da Tabela acima. (2 pontos)
2b) Calcule o pH de uma solução aquosa
do ácido mais fraco da Tabela acima. (2 pontos)
2c) O íon hidrogenofosfato (
) é anfiprótico. (2 pontos)
a) Escreva a reação química balanceada mostrando a atuação do
como ácido em relação à água:
b) Escreva a reação química balanceada mostrando a atuação do
como base em relação à água:
| Ácido | pK |
| Ácido fosfórico,
|
|
| Ácido fosforoso,
|
|
| Ácido selenoso,
|
|
| Ion hidrogenosselenato,
|
|
( ) Ácido fosfórico Ácido fosforoso Ácído selenoso
2b) Calcule o pH de uma solução aquosa
a) Escreva a reação química balanceada mostrando a atuação do
b) Escreva a reação química balanceada mostrando a atuação do
Passo 1
O enunciado pede três coisas distintas:
- (2a) Identificar qual dos ácidos da Tabela é o mais fraco e justificar.
- (2b) Calcular o pH de uma solução aquosa
do ácido mais fraco encontrado em (2a). - (2c) Escrever duas reações balanceadas mostrando o comportamento anfiprótico do íon
: (a) atuando como ácido frente à água; (b) atuando como base frente à água.
Informações relevantes retiradas da Tabela (copiadas da tabela do enunciado):
Observação: os valores são pK (pK
) para a primeira dissociação quando indicado; tomei exatamente esses valores da tabela fornecida.]
Passo 2
Entendendo o que significa pK
(aulas rápidas, mas necessárias).
- A constante de acidez
mede a força de um ácido na água: quanto maior , mais forte o ácido. - O pK
é definido como . Assim, quanto maior , menor e, portanto, mais fraco é o ácido. - Conclusão prática: para comparar forças relativas entre esses ácidos, comparamos os valores de
; o maior indica o ácido mais fraco.
Passo 3
Aplicando o raciocínio do Passo 2 aos dados:
- Os pK
s são . - O maior valor é
, correspondente ao ácido .
Portanto, o ácido mais fraco da tabela é o ácido selenoso,, porque ele tem o maior .
Passo 4
Preparando o cálculo do pH para a solução de concentração
de
.
- Vamos considerar apenas a primeira dissociação (pK
) porque o pH inicial será determinado principalmente por essa primeira etapa:
- Definimos a constante de acidez:
- Calculemos numericamente
:
Passo 5
Montando a tabela ICE (Initial — Change — Equilibrium) e equação de equilíbrio.
- Inicial:
, (desprezamos inicial), . - Mudança:
perde , ganha , ganha . - Equilíbrio:
, , .
A expressão para
é
Rearranjando para obter uma equação em
:
Essa é uma equação quadrática na variável
.
Passo 6
Resolvendo a quadrática explicitamente (sem aproximação).
- Coeficientes:
, , . - Fórmula de Bhaskara:
Substituindo os valores numéricos:
Calculemos as partes:
Raiz:
Agora
:
Assim
Passo 7
Calculando o pH e checando a consistência.
- pH:
- Verificação da hipótese de pequena dissociação: fração dissociada
(≈31%). Isso mostra que a dissociação não é tão pequena, por isso foi correto resolver a quadrática em vez de usar a aproximação .
Passo 8
Resposta sobre o comportamento anfiprótico do íon
(explicação curta).
- Um anfiprótico pode doar próton (agir como ácido) ou aceitar próton (agir como base).
- Conjugados: quando doa próton forma
; quando aceita próton forma .
Resposta
2a) Ácido selenoso (
)
2b)
2c a)
2c b)