Quais são as principais espécies presentes em soluções de
de cada um dos seguintes ácidos? Calcule o pH de cada uma destas soluções.
HCl
HCl
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para uma solução aquosa de
com concentração
: quais as principais espécies presentes e qual o
dessa solução. Dado fornecido: a concentração inicial do ácido é
Passo 2
Entendendo o que acontece quando
é colocado em água. Vou explicar o conceito importante de forma bem clara e passo a passo:
é um ácido forte, isto é, em água ele se ioniza praticamente de forma completa. A equação de ionização é
Na prática experimental nós representamos o próton combinado com água como íon hidrônio, portanto escrevemos a espécie de hidrogênio livre como
. Assim, a reação mais adequada é
Passo 3
Portanto, as principais espécies presentes na solução (em ordem de importância) são:
(íon hidrônio gerado pela ionização do ácido),
(o contra-íon da ionização),
e a água (solvente).
Vou anotar isso para usar depois no resultado final.
e a água
Vou anotar isso para usar depois no resultado final.
Passo 4
Agora vou definir o que é
e a fórmula que usaremos. O
é definido por
onde
é a concentração molar do íon hidrônio em mol/L. Explico as variáveis:
-
é a concentração de em molaridade (M), -
indica logaritmo na base 10, - o sinal negativo garante que soluções ácidas tenham
menor que 7.
Passo 5
Como
é ácido forte e se ioniza completamente, a concentração de
na solução será igual à concentração inicial do ácido (desprezando a contribuição minúscula da autoionização da água). Logo,
(Aqui usei a propriedade de ácidos fortes: ionização completa implica produto de concentração igual à concentração inicial do ácido.)
Passo 6
Calculemos o
usando a definição. Substituindo
na fórmula:
Faço a conta do logaritmo de forma explícita para você ver o raciocínio utilitário que dá para fazer sem calculadora (ou com uma calc. científica rápida):
então
Como
, isso fica
O valor
é aproximadamente
. Portanto
Arredondando de forma usual para três casas decimais,
Passo 7
Uma verificação rápida: a autoionização da água tem constante
(a
). A concentração de
em equilíbrio seria
que é negligível comparada com
. Isso confirma que a aproximação de dissociação completa foi válida.
Resposta
Espécies principais:
,
e
.\n