Para calcular o pH da solução preparada, primeiro precisamos entender a reação entre o ácido carbônico (H2CO3) e o bicarbonato (HCO3-). A reação é ...

Para calcular o pH da solução preparada, primeiro precisamos entender a reação entre o ácido carbônico (H2CO3) e o bicarbonato (HCO3-). A reação é a seguinte: H2CO3 + HCO3- ⇌ H2O + CO2 + HCO3- Essa é uma reação de equilíbrio ácido-base. O ácido carbônico (H2CO3) atua como um ácido fraco, e o bicarbonato (HCO3-) atua como sua base conjugada. A constante de dissociação ácida (Ka) é dada como 4,42 x 10^-7. Para calcular o pH, podemos usar o conceito de equilíbrio ácido-base e o Ka fornecido. Primeiro, precisamos calcular as concentrações dos íons H+ e HCO3- após a reação atingir o equilíbrio. Vamos chamar a concentração de H2CO3 inicial como "x". A tabela de equilíbrio para a reação é: \[ \text{H}_2\text{CO}_3 \quad + \quad \text{HCO}_3^- \quad \rightleftharpoons \quad \text{H}_2\text{O} \quad + \quad \text{CO}_2 \quad + \quad \text{HCO}_3^- \] Inicialmente: \[ [\text{H}_2\text{CO}_3] = x \] \[ [\text{HCO}_3^-] = 0,45 \, \text{M} \] \[ [\text{H}^+] = 0 \, \text{M} \] No equilíbrio: \[ [\text{H}_2\text{CO}_3] = x - [\text{H}^+] \] \[ [\text{HCO}_3^-] = 0,45 \, \text{M} + [\text{H}^+] \] \[ [\text{H}^+] = x - [\text{H}^+] + 4,5 \times 10^{-7} \] \[ 2[\text{H}^+] = x + 4,5 \times 10^{-7} \] \[ [\text{H}^+] = \frac{x + 4,5 \times 10^{-7}}{2} \] Como a concentração de H+ é pequena comparada com 0,45 M, podemos assumir que a concentração de bicarbonato (HCO3-) no equilíbrio é aproximadamente 0,45 M. Agora, podemos usar a equação de equilíbrio ácido-base para o ácido carbônico (H2CO3): \[ K_a = \frac{[\text{H}^+]^2}{[\text{HCO}_3^-]} \] Substituindo as concentrações conhecidas: \[ 4,42 \times 10^{-7} = \frac{(\frac{x + 4,5 \times 10^{-7}}{2})^2}{0,45} \] Agora, resolvemos essa equação para encontrar o valor de x. Após encontrar o valor de x, podemos calcular o pH utilizando a fórmula pH = -log[H+].