Físico-Química

CH3COOH(l) + H2O(l) CH3COO–(aq) + H3O+(aq)

A Lei de Diluição de Ostwald relaciona o grau de ionização com o volume da solução e pode ser enunciada da seguinte forma: O grau de ionização de um eletrólito aumenta, tendendo a 100%, à medida que a solução é diluída. A aplicação dessa Lei permite calcular não somente a constante de ionização, Ka, como também as concentrações e o pH do sistema em equilíbrio químico representado pala equação química, quando o grau de ionização do ácido acético, em uma solução 0,02molL–1, desse ácido, é 3% a 25°C.
Considerando-se essas informações e a equação química de ionização do ácido acético, é correto afirmar:

a) A concentração hidrogeniônica na ionização do ácido acético é 2,0×10–2molL–1.
b) O valor numérico da constante de ionização do ácido acético é 1,75×10–5molL–1.
c) O pH da solução de ácido acético 3% ionizado é menor do que 4.
d) A concentração de ácido acético no equilíbrio químico é 1,94×10–3molL–1.
e) O valor da constante de ionização, Ka, quando o grau de onização, a, for muito pequeno, é calculado pela expressão matemática Ka =
[CH3COOH]a.

Se possível, queria as resoluções de todas as alternativas

a) Incorreta.

[tex3]CH_3COOH_{(aq)}+H_2O\rightleftharpoons CH_3COO^-_{(aq)}+H_3O^+_{(aq)}[/tex3]

Sendo [tex3]2\cdot10^{-2}~\mbox{mol/L}[/tex3] a molaridade da solução, em sua ionização a concentração de [tex3]H^+[/tex3] será:

[tex3]3\%\cdot2\cdot10^{-2}=6\cdot10^{-4}~\mbox{mol/L}[/tex3]

b) Incorreta.

A lei de Ostwald para grau de ionização muito baixo:

[tex3]K_i=\alpha^2\cdot M\\K_i=(3\cdot10^{-2})^2\cdot2\cdot10^{-2}\\K_i=1,8\cdot10^{-5}[/tex3]

c) Correta.

Utilizando os dados obtidos na a, sabemos que [tex3][H^+]=6\cdot10^{-4}~\mbox{mol/L}[/tex3]

[tex3]pH=-\log[H^+]\\pH=-\log(6\cdot10^{-4})\\pH=-(\log6+\log10^{-4})\\pH=-(\log2+\log3+\log10^{-4})\Rightarrow\mbox{lembrando que }\log2\approx0,3\mbox{ e }\log3\approx0,48\\pH\simeq-(0,3+0,48-4)\\pH\simeq3,22[/tex3]

d) Incorreta.

Sabendo que 3% se ionizou, então 97% não foi ionizado,

[tex3]97\%\cdot2\cdot10^{-2}\\1,94\cdot10^{-2}[/tex3]

e) Essa daqui eu não consegui a equação escrita.

A equação original da lei de Ostwald, se a reduzirmos, para qualquer solução é:

[tex3]K_i=\frac{\alpha^2\cdot M}{1-\alpha}[/tex3]

Mas, quando [tex3]\alpha<<1[/tex3] , a fim de facilitar cálculos, podemos fazer a aproximação:

[tex3]1-\alpha\simeq1[/tex3]

Logo,

[tex3]K_i=\frac{\alpha^2\cdot M}{1-\alpha}\Rightarrow\boxed{K_i=\alpha^2\cdot M}[/tex3]

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