Um engenheiro de alimentos preparou 250 mL de cada solução abaixo. Calcule o pH e as concentrações (molar) de todas as espécies moleculares e iônic...

Para calcular o pH e as concentrações das espécies moleculares e iônicas nas soluções fornecidas, é necessário utilizar as equações de equilíbrio ácido-base e as constantes de dissociação ácida (Ka) fornecidas. (a) HCN (ácido cianídrico) 0,12 M (Ka = 4 x 10^-10): Para calcular o pH, é necessário determinar a concentração de H+ na solução. Como o HCN é um ácido fraco, podemos considerar que a concentração de H+ é igual à concentração inicial de HCN. Portanto, [H+] = 0,12 M. Para calcular o pH, utilizamos a fórmula: pH = -log[H+]. Substituindo o valor de [H+], temos: pH = -log(0,12) ≈ 0,92. (b) H2CO3 (ácido carbônico) 0,12 M (Ka1 = 4,46 x 10^-7; Ka2 = 4,69 x 10^-11): O ácido carbônico (H2CO3) possui duas etapas de dissociação, representadas pelas constantes de dissociação Ka1 e Ka2. Para calcular o pH, devemos considerar a concentração de H+ proveniente de ambas as etapas de dissociação. Vamos chamar a concentração de H+ proveniente da primeira etapa de [H1+] e a concentração de H+ proveniente da segunda etapa de [H2+]. Podemos calcular [H1+] utilizando a fórmula: [H1+] = √(Ka1 * [H2CO3]). Substituindo os valores, temos: [H1+] = √(4,46 x 10^-7 * 0,12) ≈ 1,34 x 10^-4 M. Agora, podemos calcular [H2+] utilizando a fórmula: [H2+] = √(Ka2 * [H1+]). Substituindo os valores, temos: [H2+] = √(4,69 x 10^-11 * 1,34 x 10^-4) ≈ 1,34 x 10^-8 M. A concentração total de H+ será a soma de [H1+] e [H2+]: [H+] = [H1+] + [H2+] ≈ 1,34 x 10^-4 M + 1,34 x 10^-8 M ≈ 1,34 x 10^-4 M. Portanto, o pH será: pH = -log([H+]) = -log(1,34 x 10^-4) ≈ 3,87. (c) HCl 0,12 M: O HCl é um ácido forte, o que significa que ele se dissocia completamente em solução aquosa, liberando H+. Portanto, a concentração de H+ será igual à concentração inicial de HCl. Nesse caso, [H+] = 0,12 M. Para calcular o pH, utilizamos a fórmula: pH = -log[H+]. Substituindo o valor de [H+], temos: pH = -log(0,12) ≈ 0,92. Lembrando que o pH é uma escala logarítmica que indica a acidez ou basicidade de uma solução, variando de 0 a 14. Valores abaixo de 7 indicam soluções ácidas, valores acima de 7 indicam soluções básicas e o valor 7 indica uma solução neutra.