Físico-Química

Boa Noite a todos, tenho duvidas nessa questão, não sei onde estou errando...

O pH de uma solução de HF 0,40 mol/L é 1,93. Calcule a mudança de pH quando 0,356g de fluoreto de sódio é adicionado a 50,0 mL da solução de HF anterior. (Ignore variações de Volume) Massa Molar: Na(22,99g/mol) ; F (19g/mol)
Resposta: ΔpH = 0,87

Eae, cara! blz? Acabei de resolver e encontrei, com o uso de extensas casas decimais, uma variação de pH igual a 1.15, aproximadamente. Procurei outros sites e achei gabaritos dizendo que era 1.16 (provável que tenham arredondado em alguma parte de forma um pouco imprecisa), tal como esta lista de exercício, questão 14 , bem como neste outro site!. Assim que vc me confirmar o que acha, posso postar a minha resolução, blz?

Olá não consegui resolve-la ainda

, sua resolução vai ser de grande Ajuda para saber onde estou errando.
Muito Obrigado pela ajuda

ooppaa, blzz, amigo!! Vamos lá então! e só por curiosidade, essa questão é daonde? cê sabe? onde ce a encontrou? fiquei curioso se ela é classificada para alunos do ensino superior ou para alunos do ensino médio..

1) Calculando o [tex3]K_a[/tex3] do [tex3]HF[/tex3]:

Enfim kkk Como a questão não nos fornece o valor de [tex3]K_a[/tex3] do referido ácido, vamos ter de calculá-lo, e vai dar um certo trabalho.. Para isso, vamos recorrer à clássica tabela de equilíbrio químico IME (I de início, M de mudança, E de equilíbrio):

[tex3]\;\;\;\;\;\;\;HF_{(aq)}\:\rightleftarrows\:\:H_{(aq)}^+\:\:+F_{(aq)}^{\:-}[/tex3]
I ------ 0.4 ------------ [tex3]\emptyset [/tex3] ---------[tex3]\emptyset [/tex3]
M ----- -x ------------ +x ------- +x
E --- 0.4 - x ---------- x -------- x

[tex3]\rightarrow \;\;K_a\:=\:\frac{x\cdot x}{0.4\:-\:x}\;\;\;\Leftrightarrow\;\;x^2+K_a\cdot x\:-\:0.4\cdot x\:=\:0[/tex3] ; isolando o x através da fórmula de Bhaskara:

[tex3]\Rightarrow\;\;x\:=\:\frac{-Ka\:+\[(K_a)^2\:+\:1.6\cdot K_a \]^{0.5}}{2}[/tex3] . Perceba que "x" se trata da concentração de íons H+, blz?? Logo, se eu tirar -log x encontro o pH, que vale 1.93, segundo o enunciado. Logo:

[tex3]pH\:=\:1.93\:=\:-\log_{10}x\;\;\;\Rightarrow\;\; 10^{-1.93}\:=\:x\;\;\;\Leftrightarrow\;\;\;10^{-1.93}\:=\:\frac{-Ka\:+\[(K_a)^2\:+\:1.6\cdot K_a \]^{0.5}}{2} [/tex3] . Mano kkk na boa, vou fzer passo a passo a partir de agora não, blz? mas confia na conta KKKKK

[tex3]\therefore \;\;\;K_a\:=\:\frac{\sqrt[50]{10^7}}{4000\:-\:100\cdot \sqrt[100]{10^7}}\:\approx\:3.55539\cdot 10^{-4}[/tex3] . Utilizei o aplicativo "Photomath", lá tem passo a passo como resolver na mão.. Só jogar lá

Só por curiosidade, se vc voltar na expressão do "x" e jogar o valor encontrado de Ka, vai dar [tex3]x\:\approx\:0.011749\:mol\cdot L^{-1}[/tex3] , lembrando que isso se trata da concentração de íons H+ liberados!

Tudo isso foi porque a questão simplesmente não te forneceu o Ka; vc poderia pensar: "mas porquê não procurou na net, meu filho??". O problema é que não sabem em que temperatura o experimento do enunciado se trata! Por exemplo, pesquisei na net e encontrei dois valores de Ka, até os anotei pra te provar: um era [tex3]K_a\:=\:3.5\cdot 10^{-4}[/tex3] (olha

acertaaamooss o valor de Ka oficial a partir de uma questãozinha, rpzzz! que show!) e o outro que encontrei era [tex3]K_a\:=\:7.2\cdot 10^{-4}[/tex3] . Infelizmente nenhuma das fontes fornecia a temperatura em que se encontravam :/ Por isso a necessiade em se calcular o Ka!

2) Adição de NaF à solução:

Agora, na segunda situação, precisamos saber quanto inicialmente havia de [tex3]F_{(aq)}^{\:-}[/tex3] devido à adição de NaF.

[tex3]NaF_{(aq)}\:\rightarrow\:Na_{(aq)}^{\:+}\:+\:F_{(aq)}^{\:-} [/tex3] . Observe que a proporção é de 1:1:1. Logo, se calcularmos a concentração de NaF inicial, ela tbm será igual à concentração molar de F- . Segundo o enunciado, a massa molar de NaF é: 22.99 + 19 = 41.99 g/mol. Dessa forma, [tex3]\frac{0.356\:g}{41.99\:g\cdot mol^{-1}}\:\approx\:0.00847821\:mol[/tex3] . Além disso, nos é fornecido que essa quantidade de mols estará presente em 50 mL, ou seja, pode-se calcular a concentração molar: [tex3][NaF]\:=\:\[ F^{\:-} \]\:=\:\frac{0.00847821\:mol}{50\cdot 10^{-3}\:L}\:=\:0.169564\:mol\cdot L^{-1}[/tex3] . Com esse dado inicial, temos que fazer novamente uma tabela para a ionização do ácido HF:

[tex3]\;\;\;\;\;\;\;HF_{(aq)}\:\rightleftarrows\:\:H_{(aq)}^+\:\:+F_{(aq)}^{\:-}[/tex3]
I ------ 0.4 ------------ [tex3]\emptyset [/tex3] ---------0.169564
M ----- -y ------------ +y ------- +y
E --- 0.4 - y ---------- y -------- y + 0.169564

[tex3]\Rightarrow\:K_a\:=\:3.55539\cdot 10^{-4}\:=\:\frac{y\cdot (y\:+\:0.169564)}{0.4\:-\:y} \;\;\;\;\;\therefore \;\; y\:\approx\: 0.000832876\:mol\cdot L^{-1}[/tex3] . Como pode ver, y se trata da cocentração nova, após adição de NaF, de íons H+ liberados!! Para descobrir o novo valor de pH, basta fazer [tex3]pH=\:-\log_{10}y\;\;\Rightarrow\;\;pH\approx\:3.07942[/tex3] ; outra maneira de se fazer é utilizar a equação de Henderson-Hasselbalch, já que, no final, encontramos as concentrações de equilíbrio de todos os compostos: [tex3][F^-]\:=\:0.169564\:+\:y\:=\:0.170396876\:mol\cdot L^{-1}[/tex3] , e [tex3][HF]\:=\:0.4\:-\:y\:=\:0.399167124\:mol\cdot L^{-1}[/tex3] .

A referida equação é dada por: [tex3]pH\:=\: pKa\:+\:\log_{10}\(\frac{[F^-]}{[HF]} \)\;\;\Rightarrow\;\;pH\:=\:-\log(3.55539\cdot 10^{-4})\:+\:\log_{10}\(\frac{0.170396876}{0.399167124} \) \;\;\;\;\;\;\therefore\;\; pH\:\approx\:3.07942[/tex3]

Assim, a variação de pH foi: [tex3]\Delta pH\:\approx\:1.15[/tex3] .

O que acho mais legal dessa questão é que ela te mostra na prática o que ocorre numa reação em equilíbrio ao aumentar a concentração de um dos compostos envolvido: desloca-se a reação para o sentido oposto!! Analisando os dados, de fato, a concentração de HF, após adicionar NaF, aumentou!! Enquanto, por conseguinte, a concentração de íons H+ diminuiu, o que fez aumentar o pH da solução. E de certa forma, foi um aumento considerável!!

Se quiser saber um pouco mais sobre a equação de Henderson-Hasselbalch e quando a utilizar, clique aqui! as aulas de solução-tampão são show.

Mas em suma, utiliza-se essa equação para ácidos fracos, que obviamente, estão em equilíbrio com sua base conjugada. Devido a isso, o HF, por exemplo, se torna uma fonte de íons H+: toda vez que se adicionar uma base, por exemplo, consome-se os íons H+, mas desloca-se o equilíbrio para os produtos, ou seja, a "fonte" HF libera mais íons H+, compensando os que havia sido consumidos pela base!! Se vc olhar a curva do gráfico de uma titulação, por certo tempo o pH não varia muito justamente por causa dessa reposição de íons H+ pelo ácido fraco; até que se consome todo o ácido, e aí, meu amigo, o gráfico de pH soooobe praticamente na vertical, aumentando o pH de forma exorbitante!! Dica: como se pode perceber, na titulação, pode-se utilizar a equação de Henderson-Hasselbalch até um pouco antes do ponto em que não há mais ácido fraco.

Espero que tenha ajudado, desculpa a demora, mas foi uma questão que, embora de enunciado "humilde" e pequeno kkkkkk, traz mttt química pra se discutir, não eh vdd??? Pesquisei, me aprofundei, revi assuntos que já não me lembravam tanto... foi mt show! valeu pela questão

Mensagem não lidapor **Jigsaw** » Sáb 08 Dez, 2018 11:14

AlguémMeHelp, É serio que a resolução é tudo isso? mas se cair uma dessas no ENEM o cara fica 4 horas pra resolver essa questão e deixa as outras 99 em branco, sinistro hein?!

E a propósito, agradeço pela dica do site https://pt.khanacademy.org/science/chem ... quilibrium, há vários videos bastante didáticos lá, confesso que não conhecia.

: WhatsApp Image 2018-12-08 at 11.16.17 AM.jpeg (124.95 KiB) Exibido 4901 vezes

Ai tá a minha solução. Eu faria levemente mais detalhado na prova. Foi mal pelo borrão, eu tinha feito essa aproximação, e quando coloquei no Wolfram pra testar, deu pH=7, mas aí lembrei que ele usa log natural hehe. Se tiver qualquer problema de ler ae só fala

(Só para deixar claro: o que está no borrão está correto)

Andre13000, mt bom desenvolvimento! Nem me lembrei de que poderia ter feito isso, uma vez que Ka é, óbvio, constante kkk Fiz pelo método tradicional, Jigsaw, e não recomendaria utilizá-lo numa prova; o modelo atual do Enem não cobraria algo do tipo, sinceramente. Isso tem mais cara de questão discursiva. Enfim, me faltou experiência e uma percepção mais apurada. Vlew, André!!!

Ah, Jigsaw, siiim, o site eh show! Aprendi uma parte de cálculo 1 lá, recomendo dmsss.

Andre13000, pequisei aqui outras questões semelhantes a essa e encontrei a questão 54 do ITA 2019, com o mesmo princípio de resulução! Pelo visto, é um clássico kkkk; só cuidado na hora de arredondar. Creio que saiba que a aproximação que fez é adequada para valores de Ka < 10^(-4).

Boa Tarde amigo;
Essa questão é referente ao meu curso técnico em química, as provas de fisqui (fisico-química) são praticamente desse nível

rs
ja vi também em algumas apostilas de nível superior.

Muito obrigado mesmo, pela ajuda...

Esse tipo de questão é realmente clássico. Além, não é difícil ver que quanto maior o Ka do ácido, melhor minha aproximação funciona. O problema é quando o Ka fica em torno de 10^(-6), que daí problemas começam a aparecer, mas também são muitos fáceis de lidar

Andre13000, na vdd. amigo, quanto menor o Ka (valores menores do que 10^{-4}), bem como quanto maior o Ka (valores superiores a 10^4), melhor a aproximação funciona. Confira aqui para mais detalhes!; as aulas referentes à aproximação têm o título "Aproximação...." !

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