Físico-Química

FMJ 2016 - Considere o esquema de um sistema utilizado para demonstrar a condutividade elétrica de soluções e a tabela que apresenta três soluções aquosas, de mesma concentração, testadas nesse sistema.

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O circuito elétrico desse sistema se fecha quando os eletrodos são imersos numa solução contendo íons livres, um material condutor. A lâmpada brilha com intensidade proporcional à passagem de corrente elétrica e à concentração de íons livres na solução.

a) A lâmpada apresentou menor intensidade luminosa quando qual solução foi testada? Justifique sua resposta.
b) O equilíbrio químico envolvido na ionização do composto presente na solução de número 2 pode ser representado pela equação:
$CH_{3}COOH_{(aq)} = H^{+} _{(aq)} + CH_{3}COO^{-}_{(aq)}$
Considerando que uma amostra desse ácido foi diluída com água até se obter uma solução com concentração de íons $H^{+}$ igual a $10^{-4}$ mol $\cdot$ $L^{-1}$ a 25 ºC, determine o valor da concentração, em mol $\cdot$ $L^{-1}$ , do ânion e do ácido nessa solução. Apresente os cálculos efetuados.

a) Como dito no enunciado da questão, a condutividade elétrica é proporcional à concentração de íons livres (já que a concentração inicial de cada ácido é a mesma). Como a constante de ionização do ácido 1 é maior, ele se ioniza em maior extensão, liberando uma quantidade maior de cátions $H^+$ e ânions $C \ell O_2^-$ .

b) Se a concentração final de íons $H^+$ é $10^{-4}\ mol/\ell$ , esta também será a concentração do ânion $CH_3COO^-$ , ja que cada mol de ácido libera., em solução aquosa 1 mol de cátion e de ânion.
Pela expressão da constante de equilíbrio:
$k_a=\frac{\left[H^+\right]\cdot \left[CH_3COO^-\right]}{\left[CH_3COOH\right]}$
$1,8 \times 10^{-5}=\frac{10^{-4} \cdot 10^{-4}}{\left[CH_3COOH\right]}$
$\left[CH_3COOH\right]=\frac{10^{-8}}{1,8 \times 10^{-5}}=5,55 \times 10^ {-4} \ mol/\ell$

Espero ter ajudado!

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