Questão 3 - A utilização de ligas metálicas é uma tendência, uma vez que estes materiais apresentam maior resistência à corrosão, quando comparados aos metais puros. Em testes de potencial de corrosão de diferentes ligas metálicas, foi utilizada uma solução de perclorato, cujo pH medido foi de 5,5, uma vez que esta substância pode promover a corrosão de metais em condições controladas. Dessa forma, assinale a alternativa que indica a massa de perclorato de amônio (NH4ClO4) que foi utilizada nesses testes, considerando o volume de 250 mL de solução de perclorato de amônio. (Dado:
)
◯ 50 mg
◯ 515 mg
◯
◯
◯ 168 mg
◯ 50 mg
◯ 515 mg
◯
◯
◯ 168 mg
Passo 1
O enunciado fornece e pede o seguinte (tudo que segue foi retirado do enunciado):
- Substância usada: perclorato de amônio, fórmula
. - Volume da solução preparada:
. - pH medido da solução:
. - Dado:
.
O que o exercício pede: - Determinar a massa de
que foi dissolvida para obter dessa solução com pH .
Passo 2
Entendendo a química envolvida (passo didático): ao dissolver
em água obtém-se os íons
e
. O íon
é a base conjugada de um ácido forte (ácido perclórico) e, portanto, é praticamente neutro (espectador) na determinação de pH. O que determina o pH é o íon amônio
, que é um ácido fraco com a reação de dissociação:
Para esse ácido fraco usamos a constante de acidez
. Como foi dado
, usamos a relação entre
e
:
Calculando:
Logo
Passo 3
Ligando pH à concentração de
. O pH nos dá diretamente a concentração de íons hidrogênio:
Valor numérico (mostrar para facilitar conta):
Para o ácido fraco
com concentração inicial
(mol/L), a expressão da constante é
Se chamarmos
a quantidade dissociada, em equilíbrio temos
(assumindo que a contribuição da autoionização da água é desprezível diante do pH medido),
e
. Assim
Como aqui o
já foi medido, podemos identificar
e reescrever para achar
:
Passo 4
Avaliar se podemos aproximar
. Calculemos os termos para ver qual é dominante:
- Primeiro,
. Em valor aproximado:
- Já
. Então
Compare
com
: o termo
é muito menor que
, portanto a soma
é praticamente
. Assim a boa aproximação é
Usando os valores:
Passo 5
Calcular número de mols dissolvidos no volume
:
Passo 6
Determinar a massa usando a massa molar de
. Calcular a massa molar (valores atômicos aproximados usados:
,
,
,
):
Agora a massa necessária é
Convertendo para miligramas:
Passo 7
Interpretação final e comparação com as alternativas: o resultado calculado é cerca de
. Entre as alternativas dadas, o valor mais próximo é
. Portanto essa é a alternativa correta.
Resposta
515 mg