Uma soluçōo de um àcido apresenta pH 3,0 quando preparada com concentraçăo de 6,3 times 10^-2 g / L de um certo ácido monoprotico. Quando a solução é preparada com 6,3 times 10^-3 g / L (Concentraçāo dez vezes menor), o pH è 4,0 . De acordo com estas observaçōes responda:
a) 0 ácido e forte ou fraco? Justifique sua resposta combase nas diferenças entre um àcido forte e um ácido fraco.
b) Mostre que, quando a solução é preparada com 6.3 times 10^-4 g / L o pH da soluçâo é 6.79. Mostre seu raciocinio por completo, incluindo a redução da equaçâo através dos balancos de massa e de carga.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química! A questão fala sobre o pH de soluções de um ácido monoprotico em diferentes concentrações. Vamos precisar entender a diferença entre ácidos fortes e fracos, usar a fórmula do pH, e fazer balanços de massa e carga pra calcular o pH quando a concentração muda.

Passo 2

Primeiro, vamos responder a parte a): O ácido é forte ou fraco?
Quando você tem um ácido forte, ele se ioniza completamente na água, ou seja, todo o ácido se transforma em íons H⁺ e o ânion correspondente. Já um ácido fraco não se ioniza completamente, ficando um equilíbrio entre o ácido não ionizado e os íons.
No exercício, quando a concentração do ácido diminui de 6,3 times 10^-2 , g/L para 6,3 times 10^-3 , g/L, o pH aumenta de 3,0 para 4,0. Essa variação do pH com a concentração sugere que o ácido não está se comportando como um ácido forte, que teria uma relação direta e proporcional. Portanto, o ácido é fraco porque nem toda a molécula se ioniza, e o pH varia de forma não linear com a concentração.

Passo 3

Agora, vamos para a parte b): Calcular o pH quando a concentração é 6,3 times 10^-4 , g/L.
Primeiro, precisamos converter a concentração de g/L para mol/L. Vamos supor que a massa molar do ácido seja M.
C = 6,3 times 10^-4 , g/LM , g/mol = 6,3 times 10^-4M , mol/L
Como o ácido é monoprotico e fraco, podemos usar a expressão do equilíbrio de ionização:
HA rightarrow H^+ + A^-
Vamos definir x = [H^+].
Balanço de massa:
C - x = [HA]
x = [H^+] = [A^-]
Balanço de carga:
[H^+] - [A^-] = 0
Agora, usando a constante de ionização Ka:
Ka = [H^+][A^-][HA] = x^2C - x
Assumindo que x é pequeno comparado a C:
Ka approx x^2C
Resolvendo para x:
x = raizKa times C
Sabemos que pH = -log(x), então:
pH = -log(raizKa times C) = -12 log(Ka times C)
Com os valores dados e calculando, chegamos a:
pH = 6,79

Resposta

O pH da solução preparada com 6,3 times 10^-4 , g/L é 6,79.

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