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Qual a concentração de Zn2+ em uma solução de 10-4 mol L-1 de Zn(NO3)2 e 0,03 mol L-1 de NH3 não complexada com pH = 8,0. Dado Ka(NH4+) = 5,5 x 10-...

Qual a concentração de Zn2+ em uma solução de 10-4 mol L-1 de Zn(NO3)2 e 0,03 mol L-1 de NH3 não complexada com pH = 8,0. Dado Ka(NH4+) = 5,5 x 10-10, K1 = 151,36; K2= 181,97; K3= 199,53; K4 = 91,20.


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45 pág.

Química Analítica Quantitativa II

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Para resolver esse problema, é necessário utilizar o conceito de equilíbrio químico e a constante de equilíbrio de formação do complexo de Zn(NH3)42+. Primeiramente, é necessário escrever a equação química balanceada para a formação do complexo: Zn2+ + 4NH3 ⇌ Zn(NH3)42+ A constante de equilíbrio de formação do complexo é dada por: Kf = [Zn(NH3)42+] / ([Zn2+] x [NH3]4) O valor da concentração de NH3 é dado como 0,03 mol L-1. Para calcular a concentração de Zn2+, é necessário utilizar o valor do pH para determinar a concentração de NH4+ e, em seguida, calcular a concentração de NH3 livre. NH3 + H+ ⇌ NH4+ A constante de equilíbrio para essa reação é dada por: Ka = [NH4+] x [OH-] / [NH3] Como o pH é igual a 8,0, a concentração de OH- é dada por: [OH-] = 1 x 10^-6, ou seja, [H+] = 1 x 10^-8 Substituindo os valores na equação do Ka, temos: 5,5 x 10^-10 = [NH4+] x (1 x 10^-8) / (0,03 - [NH4+]) Resolvendo para [NH4+], encontramos: [NH4+] = 1,5 x 10^-6 mol L-1 A concentração de NH3 livre é dada por: [NH3] = 0,03 mol L-1 - [NH4+] = 0,03 mol L-1 - 1,5 x 10^-6 mol L-1 = 0,0299985 mol L-1 Agora, podemos calcular a concentração de Zn2+: Kf = [Zn(NH3)42+] / ([Zn2+] x [NH3]4) Como a concentração de Zn(NO3)2 é de 10^-4 mol L-1, a concentração de Zn2+ é de 2 x 10^-4 mol L-1. Substituindo os valores na equação do Kf, temos: Kf = x / (2 x 10^-4 x (0,0299985)^4) O valor de Kf é dado pela soma das constantes de equilíbrio de formação dos complexos de Zn(NH3)n2+: Kf = K1 x K2 x K3 x K4 = 1,37 x 10^12 Substituindo os valores na equação do Kf, temos: 1,37 x 10^12 = x / (2 x 10^-4 x (0,0299985)^4) Resolvendo para x, encontramos: x = 3,98 x 10^-11 mol L-1 Portanto, a concentração de Zn2+ em uma solução de 10^-4 mol L-1 de Zn(NO3)2 e 0,03 mol L-1 de NH3 não complexada com pH = 8,0 é de 3,98 x 10^-11 mol L-1.

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