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quarta-feira, 18 de janeiro de 2017

potencial Hidrogeniônico(pH)

36) Calcular o pH de uma solução 0,125 mol/litro de ácido clorídrico, sabendo-se que esta 80% ionizado. 

Resumo teórico

Para calcular o pH precisamos saber da concentração de cátions hidrogênio [H1+], em mol/litro, presentes na solução aquosa.

Equação de ionização do ácido clorídrico pela água.

1 HCl(aq) <=> 1 [H1+](aq)  + 1 [Cl1-](aq)

Leitura molar da equação: 1 mol de ácido clorídrico quando ionizado pela água forma 1 mol de cátions hidrogênio [H1+] e 1 mol de ânions cloreto [Cl1-] se a ionização for igual a 100%.

Leitura percentual : 80% ionizado significa que em cada 100 molécula de ácido clorídrico dissolvidas na água, 80 foram ionizadas pela água.

Resolução do exercício

0,125 mol [H1+] ................... 100%
x mol de [H1+] .....................  80%

x = 0,1 mol/litro de [H1+]

[H1+= 0,1 mol/litro = [10-1mol/L


pH = - log [H1+] = - log [10-1] = 1

37) Calcular o pH de uma solução aquosa de ácido clorídrico de concentração igual a 18,25 g/litro, sabendo-se que esta 80% ionizada.

Dado: log 4 = 0,6

Resumo teórico

Para calcular o pH da solução precisamos da concentração de cátions hidrogênio [H1+], em mol/litro,  dissolvidos.

Resolução do exercício

Transformação da concentração para mol/litro.

1 mol HCl ................. 36,5 gramas
x mol HCl ................. 18,25 mol

x = 0,5 mol dissolvidos em um litro ou 0,5 mol/litro é a concentração do ácido e também de cátions hidrogênio [H1+], pois cada molécula de ácido clorídrico pode formar 1 cátion hidrogênio [H1+], proporção de 1:1.

Mas o ácido esta 80% ionizado, logo não será 0,5 mol de cátions hidrogênio [H1+] que estarão dissolvidos na solução aquosa.

0,5 mol ................. 100%
x mol ....................  80%

x = 0,4 mol de cátions hidrogênio [H1+] estão dissolvidos na água.

Cálculo do pH

pH = - log [H1+] = - log [4 .10-1] = - (log 4 + log 0,1) = - ( 0,6 - 1)

pH = 0,4



38) Num recipiente, mantido a 25oC, misturam-se 50 mililitros de uma solução 5,0 milimol/litro de ácido clorídrico, 50 mililitros de água destilada e 50 mililitros de uma solução 5,0 milimol/litro de hidróxido de sódio. Calcular o pH da solução resultante.

Resumo teórico e resolução do exercício


Teste que em princípio parece ser de cálculo, mas apenas usando considerações teóricas acharemos o resultado.

Para calcular o pH da solução resultante precisamos da concentração de cátions hidrogênio[H1+].

Leitura molar ácida: 5,0 milimol/litro significa que em cada 1 litro (1.000 mL) de solução ácida teremos 5,0 milimol de ácido clorídrico [HCl] dissolvido e ionizado 100% em cátions hidrogênio[H1+] que neste caso terá quantidade igual a do ácido, por ser um monoácido(apenas um hidrogênio ionizável por molécula de HCl).

Leitura molar básica: 5,0 milimol/litro significa que em cada 1 litro (1.000 mL) de solução básica teremos 5,0 milimol de hidróxido de sódio [NaOH] dissolvida e dissociada 100% em ânions hidróxido[OH1-] que neste caso terá quantidade igual a da base, por ser uma monobase (apenas um ânion hidróxido para ser dissociado) por partícula de NaOH.

A quantidade de cátions hidrogênio[H1+] e ânions hidróxido[OH1-] não será alterada com a adição de água, somente a concentração da solução.

A neutralização total ocorre quando a quantidade, em mols, de [H1+] e [OH1-] forem iguais.

Como as quantidades de [H1+] e de [OH1-] são iguais a solução resultante será neutra e a concentração de cátions hidrogênio será a da água a 25oC.

[H1+][10-7mol/litro

Cálculo do pH

pH = - log [H1+] = - log [10-7] 

pH = 7



39) Qual o potencial Hidrogeniônico de uma solução aquosa de hidróxido de potássio que contém 2,8 miligramas de soluto dissolvidos em 500 mililitros de solução, supondo totalmente dissociada.

Resumo teórico

Para calcular o potencial Hidrogeniônico (pH) de uma solução precisamos saber a concentração de cátions hidrogênio [H1+], em mols/litro.

Resolução do exercício

Cálculo da concentração da solução aquosa de hidróxido de potássio, em mols/litro.

Lembrando que 1 grama = 1.000 miligramas

1 grama ..............  1.000miligramas
x gramas ............  28 miligramas

x = 0,028g

Massa molar do KOH = (1 .39) + (1 .16) + (1 .1) = 56 gramas/mol

1 mol .................. 56 g
x mols ................  0,0028g

x = 0,00005 mol

500 mililitros ................  0,00005 mols
1.000 miligramas ............  x

x = 0,0001 mol dissolvidos em um litro de solução.

Concentração = 0,0001 mol/litro = [104-] mol/litro

Como 1 mol de KOH pode gerar no máximo 1 mol de ânions hidróxido [OH1-] a concentração da solução aquosa de KOH é igual a concentração de ânions hidróxido [OH1-].

[KOH] = 10-4 mol/litro = [OH1-]

Produto iônico da água a 25 oC.

[OH1-] . [H1+] = 10-14

[10-4] . [H1+] = 10-14

[H1+][10-10mol/litro

Cálculo do pH: pH = - log [H1+] = - log [10-10]       pH = 10



40)
Em um experimento 4,6 gramas de sódio metálico são tratados com água em excesso. Em seguida completa-se o volume com água destilada (água mais pura) até 2 litros. Calcular o potencial Hidrogeniônico da solução resultante, supondo-se a substância formada totalmente dissociada.


Os metais identificam substâncias básicas(alcalinas), logo o sódio metálico deve reagir com a água e formar uma substância básica, mais especificamente uma base.

1Na(s)  + 1H2O(l) => 1NaOH(aq) + 1/2 H2(g)

Pela reação podemos verificar que a solução resultante será alcalina, logo seu pH será maior que 7.

Para o cálculo do pH precisamos da concentração de cátions hidrogênio [H1+], em mol/litro, mas como a solução tem uma base dissolvida vamos calcular primeiro a concentração de ânions hidróxido [OH1-], em mol/litro.

Leitura molar da equação: 1 mol de sódio metálico (Na = 23gramas) reage com a água e produz 1 mol de hidróxido de sódio (NaOH), como é uma monobase a quantidade de ânions hidróxido [OH1-] na solução será igual a quantidade de hidróxido de sódio dissolvidos na solução.

23 gramas(Na)  ................... 1 mol (NaOH)
4,6 gramas (Na) .................  x mol (NaOH)

x = 0,2 mol de NaOH = [OH1-] estão dissolvidos em 2 litros de solução.

Concentração = [OH1-] = 0,2mol / 2L = 0,1 mol/litro = 10-1 mol/L

Substituindo no produto iônico da água(Kw) teremos, 

[OH1-] . [H1+] = 10-14

[10-1] . [H1+] = 10-14

[H1+] = 10-13 mol/litro

pH = - log [H1+] = - log 10-13

pH = 13


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