Quais são as principais espécies presentes em soluções de
de cada um dos seguintes ácidos? Calcule o pH de cada uma destas soluções.
HI
HI
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a solução de ácido iodídrico com concentração
:
- Quais são as principais espécies (espécies químicas) presentes nessa solução.
- Calcular o
dessa solução.
Informações relevantes dadas no enunciado:
é o ácido que formou a solução com concentração inicial
. Não há outras informações adicionais (como volume, temperatura diferente de
, etc.), então assumimos condições padrão e a água como solvente.
Passo 2
Breve lembrete físico-químico (didático, sem jargões): quando um ácido é colocado em água ele pode doar prótons (
) à água; na prática, em solução aquosa usamos a espécie
para representar os prótons hidratados. As espécies que aparecem dependem se o ácido é forte (dissocia totalmente) ou fraco (dissocia parcialmente).
Se o ácido for forte, a maior parte das moléculas se transforma em íons; se for fraco, teremos uma mistura significativa de moléculas não dissociadas, íons e água.
Passo 3
Identificar a força de
e consequência prática:
é um ácido forte (é um dos haletos de hidrogênio fortes). Isso significa que, em solução aquosa, a dissociação é essencialmente completa: cada mol de
doa um próton para formar
e deixa um íon iodeto
. Portanto a maior parte do ácido estará dissociada.
Equação de dissociação (escrita com a água):
Passo 4
Montando um quadro tipo ICE (Initial–Change–Equilibrium) para as concentrações, tomando unidades em mol·L^{-1}:
Inicial:
Variação (assumindo dissociação completa, quantidade dissociada =
):
Equilíbrio (aproximado):
Observação didática: tecnicamente sempre fica uma fração ínfima de
não dissociada, mas para ácidos fortes isso é completamente desprezível frente a
. Também a contribuição de
da autoionização da água (
) é insignificante comparada a
, então podemos ignorá-la sem erro prático.
Passo 5
Como calcular o
: definição e uso direto.
Definição:
Definição:
Aqui já encontramos
. Então
Passo 6
Cálculo do logaritmo (mostrando passo a passo para você poder reproduzir sem calculadora, usando identidade logarítmica):
Sabendo (tabela ou memorizado) que
, obtemos
Portanto
Com três algarismos significativos (consistentes com a entrada
, que tem três algarismos significativos) arredondamos para
Complemento útil (opcional, para intuir a força ácida): calcular a concentração de
usando
:
extremamente pequeno, como esperado em solução fortemente ácida.
Resposta
Espécies principais:
,
e
(com
praticamente totalmente dissociado).
pH:
pH: