16. Considere uma solução de H2CO3 1,00x10-3 mol L-1. a) Calcule o pH da solução (R: pH = 4,67) b) Através do pH calculado no item a, calcule a fra...

a) Para calcular o pH da solução de H2CO3, é necessário utilizar a equação de equilíbrio químico do ácido carbônico: H2CO3 + H2O ⇌ HCO3- + H3O+ A constante de equilíbrio (Ka) para essa reação é de aproximadamente 4,3 x 10^-7. Para calcular o pH, é necessário utilizar a expressão: pH = -log[H3O+] Para encontrar a concentração de H3O+, é necessário utilizar a equação de equilíbrio e a constante de equilíbrio: Ka = [HCO3-][H3O+]/[H2CO3] [H3O+] = Ka*[H2CO3]/[HCO3-] [H3O+] = 4,3 x 10^-7 * 1,00 x 10^-3 / 1,00 [H3O+] = 4,3 x 10^-10 pH = -log(4,3 x 10^-10) pH = 4,67 Portanto, o pH da solução é 4,67. b) Para calcular a fração das espécies, é necessário utilizar as equações de equilíbrio químico para cada uma delas: H2CO3 + H2O ⇌ HCO3- + H3O+ HCO3- + H2O ⇌ CO3^2- + H3O+ A fração de H2CO3 que se ioniza em HCO3- é dada por: α1 = [HCO3-] / ([H2CO3] + [HCO3-] + [CO3^2-]) Para calcular α1, é necessário utilizar a constante de equilíbrio (Ka) e a concentração de H2CO3: Ka = [HCO3-][H3O+]/[H2CO3] [HCO3-] = Ka*[H2CO3]/[H3O+] [HCO3-] = 4,3 x 10^-7 * 1,00 x 10^-3 / 4,3 x 10^-10 [HCO3-] = 9,98 x 10^-1 mol/L α1 = 9,98 x 10^-1 / (1,00 x 10^-3 + 9,98 x 10^-1 + 4,72 x 10^-8) α1 = 0,02 A fração de HCO3- que se ioniza em CO3^2- é dada por: α2 = [CO3^2-] / ([HCO3-] + [CO3^2-]) Para calcular α2, é necessário utilizar a constante de equilíbrio (Kb) e a concentração de HCO3-: Kb = [CO3^2-][H3O+]/[HCO3-] [CO3^2-] = Kb*[HCO3-]/[H3O+] [CO3^2-] = 4,7 x 10^-11 * 9,98 x 10^-1 / 4,3 x 10^-10 [CO3^2-] = 2,01 x 10^-5 mol/L α2 = 2,01 x 10^-5 / (9,98 x 10^-1 + 2,01 x 10^-5) α2 = 4,72 x 10^-8 Portanto, as frações das espécies são: α0 = 0,98; α1 = 0,02; α2 = 4,72 x 10^-8. c) Para calcular a concentração das espécies no equilíbrio, é necessário utilizar as frações das espécies e a concentração inicial de H2CO3: [H2CO3] = 1,00 x 10^-3 mol/L [HCO3-] = α1*[H2CO3] [CO3^2-] = α2*[HCO3-] Portanto, as concentrações das espécies no equilíbrio são: [H2CO3] = 9,80 x 10^-4 mol/L; [HCO3-] = 2,01 x 10^-5 mol/L; [CO3^2-] = 4,72 x 10^-11 mol/L.