Uma solução contém sulfato de sódio 0,1 molal, sulfato cúprico 0,3 molal e sulfato de zinco 0,05 molal. Considerando que os sais estão completamente dissociados, determinar a força iônica da solução.
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Determinar a força iônica da solução, considerando que os sais estão completamente dissociados.
Informações fornecidas (valores tomados diretamente do enunciado):
- Sulfato de sódio:
. - Sulfato cúprico (sulfato de cobre(II)):
. - Sulfato de zinco:
. - Pressuposto: dissociação completa dos sais em íons na solução.
Passo 2
Fórmula e explicação do que é força iônica.
A força iônica
de uma solução é dada por
onde:
-
é a concentração do íon expressa em molalidade (neste problema estamos trabalhando com molalidades, então usamos em ); -
é a carga (número de carga elétrica) do íon ; - o fator
evita dupla contagem das interações par-a-par entre íons.
Por que aparece
? Porque a contribuição de cada íon à força iônica depende da intensidade da sua carga: íons com carga maior influenciam muito mais o ambiente eletrostático, e isso aparece como o quadrado da carga.
Observação prática: como o enunciado dá molalidades dos sais e pede força iônica, é correto calcular usando molalidades resultantes dos íons (a unidade final será
, também chamada molal).
Passo 3
Determinar os íons formados e as molalidades de cada íon a partir da dissociação completa (a estequiometria de dissociação vem das fórmulas dos sais).
Reações de dissociação (assumindo dissociação completa):
Agora calcular as molalidades de cada íon:
- De
: sal gera de e de . - De
: sal gera de e de . - De
: sal gera de e de .
Somando as contribuições para cada íon:
Passo 4
Aplicar a fórmula da força iônica calculando contribuição de cada íon.
Para cada íon calcule
:
Somando todas as contribuições:
Agora aplicar o fator
:
Passo 5
Interpretação e unidades: o valor calculado de
com as molalidades dadas fica em
(molal). Em muitos contextos experimentais usa-se molaridade e a fórmula é a mesma com
em mol L^{-1}; aqui, como o enunciado deu molalidades e pediu a força iônica, expressa-se o resultado em molalidade.
Força iônica relativamente alta como
indica presença significativa de íons multivalentes na solução (a carga dupla dos íons
aumenta muito
por causa do
).