Questão
A tabela abaixo apresenta os valores das constantes de basicidade,
, a
, para diferentes espécies em solução aquosa.
Espécies
Suponha que todas as reações ocorrem a
e responda o que se pede.
a) Coloque as espécies acima em ordem CRESCENTE de basicidade, justificando sua resposta.
b) Considere que
de
foram adicionados em água formando
de solução. Calcule o pH da solução após o estabelecimento do equilíbrio representado na equação 1 .
c) Calcule as concentrações de cada espécie no equilíbrio representado na equação 2 , sabendo que as concentrações iniciais de
e
são, respectivamente, 0,200
e
, e que a quantidade que reage é
.
d) Explique, de acordo com o principio de Le Chatelier, o efeito da adição d e ácido clorídrico, HCl , um ácido forte, ao equilíbrio representado na equação 3 .
| Espécies |
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a) Coloque as espécies acima em ordem CRESCENTE de basicidade, justificando sua resposta.
b) Considere que
Passo 1
O enunciado dá uma tabela com as constantes de basicidade
a
para três espécies:
-
. -
. -
.
As perguntas são:
a) Colocar as espécies em ordem CRESCENTE de basicidade, justificando.
b) Para mol de
em
(ou seja, concentração inicial), calcular o pH do equilíbrio da reação
. (Use
.)
c) Para a reação , sabendo que as concentrações iniciais são
,
,
e que a quantidade que reage é
, calcular as concentrações em equilíbrio.
d) Usando o princípio de Le Chatelier, explicar o efeito da adição de HCl (ácido forte) sobre o equilíbrio .
a) Colocar as espécies em ordem CRESCENTE de basicidade, justificando.
b) Para
c) Para a reação
d) Usando o princípio de Le Chatelier, explicar o efeito da adição de HCl (ácido forte) sobre o equilíbrio
Passo 2
(a) Entendendo o que significa
e como ordenar basicidade.
- Definição curta e clara:
é a constante de equilíbrio para a reação de uma base com água:
Quanto maior
, mais deslocado para a direita o equilíbrio está e mais forte é a base (maior tendência a produzir
). Portanto, base mais forte
maior
.
- Outra forma prática: usa-se
. Menor significa base mais forte.
Vou calcular
de cada uma (isto ajuda a comparar claramente):
- Interpretação: maior
= mais fraca. Assim a ordem crescente de basicidade (do mais fraco para o mais forte) é:
Passo 3
(b) Calcular o pH da solução de acetato.
- Concentração inicial de
:
- Montar ICE para a reação
Se
for a concentração de
formada no equilíbrio, então:
-
, -
, -
(desprezando a contribuição de de porque normalmente é muito pequena comparada com quando a base não é extremam. fraca).
- Expressão de
:
- Aproximação padrão: como
é muito pequeno, espera-se . Então aproximamos
Assim
- Cálculo numérico:
- Verificação da aproximação:
portanto a aproximação é perfeitamente válida.
- Calcular
e então :
Portanto o pH da solução de acetato é aproximadamente
.
Passo 4
(c) Equilíbrio do carbonato: usar a informação direta de quanto reagiu.
A reação é
Dadas as concentrações iniciais:
Foi informado que a quantidade que reage (isto é, a variação) é
. Ou seja,
.
As concentrações no equilíbrio são:
Esses são os valores pedidos (bastante direto porque o enunciado já deu a variação).
Passo 5
(d) Efeito da adição de HCl no equilíbrio do cianeto — explicação com Le Chatelier.
Equilíbrio dado:
- Adicionar HCl introduz
forte no sistema. O reage muito rapidamente com (produto do equilíbrio):
Isso remove
do sistema.
-
Pelo princípio de Le Chatelier: se um produto (
) é removido, o equilíbrio se desloca no sentido de produzir mais desse produto, ou seja, desloca-se para a direita, formando mais e consumindo . -
Além disso,
pode protonar diretamente:
o que também aumenta a concentração de
e diminui a de
.
- Efeito observado: aumento de
, diminuição de e diminuição de (pH cai). Em palavras leves: ao colocar ácido, a solução neutraliza e o equilíbrio corre para formar mais , consumindo .
Força e moral: a adição de ácido desloca o equilíbrio para a direita, formando mais ácido fraco (
) e reduzindo a basicidade aparente.
Resposta
a)
(ordem crescente de basicidade).
b) .
c)
d) A adição de HCl consome (e protona
), de modo que o equilíbrio se desloca para a direita: aumenta
, diminui
e diminui
(o pH cai).
b)
c)
d) A adição de HCl consome