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Durante o controle de qualidade em uma indústria de bebidas, um analista precisa verificar a acidez de uma solução de ácido cítrico com concentração de 0,1 mol/L. O Ka do ácido cítrico é 8,4×10-4. Estime o valor do pH da solução utilizando aproximações adequadas. passei direto
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Para estimar o pH de uma solução de ácido cítrico (C₆H₈O₇) com concentração de 0,1 mol/L e um \( K_a \) de \( 8,4 \times 10^{-4} \), podemos seguir os seguintes passos: 1. Equação de dissociação: O ácido cítrico é um ácido fraco e se dissocia em água da seguinte forma: \[ C₆H₈O₇ \rightleftharpoons H^+ + C₆H₇O₇^- \] 2. Expressão do \( K_a \): \[ K_a = \frac{[H^+][C₆H₇O₇^-]}{[C₆H₈O₇]} \] 3. Substituindo as concentrações: Se considerarmos que a concentração inicial de ácido cítrico é 0,1 mol/L e que \( x \) é a concentração de \( H^+ \) que se dissocia, temos: \[ K_a = \frac{x^2}{0,1 - x} \] 4. Aproximação: Como \( K_a \) é pequeno, podemos assumir que \( x \) é muito menor que 0,1, então \( 0,1 - x \approx 0,1 \): \[ 8,4 \times 10^{-4} = \frac{x^2}{0,1} \] 5. Resolvendo para \( x \): \[ x^2 = 8,4 \times 10^{-4} \times 0,1 \] \[ x^2 = 8,4 \times 10^{-5} \] \[ x = \sqrt{8,4 \times 10^{-5}} \approx 9,17 \times 10^{-3} \, \text{mol/L} \] 6. Calculando o pH: \[ pH = -\log[H^+] = -\log(9,17 \times 10^{-3}) \approx 2,04 \] Portanto, o pH da solução de ácido cítrico com concentração de 0,1 mol/L é aproximadamente 2,04.

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