explique por que não se pode calcular essa constante utilizando a concentração obtida quando a concentração do hidrogênio fica igual à da amônia.
Soluções para a tarefa
A amônia tem caráter básico, pois captura um H+ da água, liberando OH- em solução:
NH3 + H2O --> NH4+ + OH-
A constante de ionização desta base é calculada por:
Kb=[NH4+].[OH-]/[NH3]
A concentração de água não entra na equação por ela é o solvente e considerada então constante.
Cada mol de NH3 ASSOCIADO a H+ forma um de NH4+ e um de OH-, então podemos dizer que: [NH4+] = [OH]
E que a quantidade de NH3 associado será igual a OH-
Então a equação da constante de equilíbrio da base fica:
Kb=[OH].[OH]/[NH3]
Ou:
Kb=[OH]²/[NH3]
A concentração de NH3 no denominador é a de que não virou NH4+ (não se associou a H+), e isto será a concentração inicial (total) menos o que associou-se. E sabemos que a quantidade que se associou é igual a quantidade de OH-, então:
[NH3]=[NH3]i - [OH]
[NH3]i=0,1mol/L
Montando a equação:
Kb=[OH]²/(0,1-[OH])
Arrumando a equação:
Kb.(0,1-[OH]) = [OH]²
0,1.Kb -Kb.[OH]=[OH]²
Então, teremos a equação do segundo grau:
[OH]² +Kb[OH] -0,1.Kb
Assim:
[OH]² +1,8.10^-5.[OH] -1,8.10^-6
Fazendo baskara:
Teremos, duas raízes:
[OH]=1,333.10^-3 mol/L
[OH]=-1,3517.10^-3 mol/L (é negativa, então descartamos ela)
A concentração de OH- será:
[OH-]=1,333.10^-3 mol/L
Esta é a maneira mais correta de se calcular a concetração. Mas se soubermos que o NH3 é uma base fraca (seu Kb é pequeno), então sua associação, formando OH é baixa, logo a concentração de Oh é baixa comparado a concentração inicial de NH3.
[NH3]=[NH3]i - [OH] Se [OH] <<[NH3]i então:
[NH3]≈[NH3i]
Desta forma o denominador da equação da constante de equilíbrio poderia ser simplificado:
Kb=[OH]²/(0,1-[OH]) ----> Kb=[OH]²/0,1
Assim, não seria necessário fazer bákara:
[OH]²=0,1.Kb
[OH]²=1,8.10^-6
[OH]= 1,342.10^-3 mol/L
O que é praticamente o mesmo valor da que calculamos antes.
Lembrando que essa simplificação só se aplica a ácido e bases fracos, que terão baixa ionização/dissociação.
Tendo o valor de [OH-], podemos calcular o pOH
pOH=-log[OH-]
pOH=-log 1,333.10^-3 = 2,87
Como pH + pOH = 14
Achamos o pH:
pH=14-2,87=11,13
E se temos o pH, podemos achar a quantidade de íons H+
pH=-log[H+]
log[H+]=-11,13
[H+]= 7,413.10^-12 mol/L