Em água marinha simplificada assume-se [CO2(aq)] = 1,0×10?³ M que se comporta como ácido H2CO3 com Ka1 =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em água marinha simplificada assume-se [CO2(aq)] = 1,0×10?³ M que se comporta como ácido H2CO3 com Ka1 = 4,3×10?7. Estime o pH resultante, considerando apenas a primeira dissociação H2CO3 ? H+ + HCO3-.
- A) pH = 3,20 como resultado do ácido H3CO3 com Ka1 = 4,3×10??.
- B) pH = 4,00 baseado na concentração de H2CO3 como 0,01 M.
- C) pH ˜ 4,68 (usando [H+] ˜ v(Ka·[H2CO3]) ).
- D) pH = 5,00 via [H+] = 1,0×10?5 M usando H2CO3.
- E) pH ˜ 6,02 devido a um Ka2 de H2CO3.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identificar o tipo de problema. O H2CO3 é um ácido fraco, então a concentração de H+ não é igual à do ácido. Na primeira dissociação, H2CO3 forma H+ e HCO3-, com Ka1 = 4,3 x 10^-7 e [H2CO3] = 1,0 x 10^-3 M. Como o ácido é fraco e pouco se dissocia, a concentração de H2CO3 que sobra é aproximadamente igual à inicial. Passo 2: Montar a expressão de equilíbrio. Ka1 = [H+][HCO3-]/[H2CO3]. Como [H+] = [HCO3-] = x e [H2CO3] ≈ 1,0 x 10^-3, temos x^2 ≈ Ka1 x 1,0 x 10^-3, ou seja, x^2 ≈ 4,3 x 10^-10. Passo 3: Calcular a concentração de H+. [H+] = raiz de 4,3 x 10^-10 ≈ 2,07 x 10^-5 M. Passo 4: Calcular o pH. pH = -log(2,07 x 10^-5) = 5 - log(2,07) ≈ 5 - 0,32 = 4,68. Passo 5: Comparar com o gabarito. O resultado coincide com a alternativa C, que é o gabarito oficial. Passo 6: Por que as outras estão erradas. A: o valor 3,20 corresponderia a uma acidez muito maior do que a deste ácido fraco, e a fórmula H3CO3 não existe, pois o ácido carbônico é H2CO3. B: o valor 4,00 exigiria [H+] = 1,0 x 10^-4 M, o que resulta de usar 0,01 M como concentração, valor que não está no enunciado. D: o valor 5,00 corresponde a [H+] = 1,0 x 10^-5 M, que não sai da expressão de Ka1 com a concentração dada. E: 6,02 viria de uma segunda dissociação, que o enunciado manda desconsiderar, e o Ka2 do H2CO3 é muito menor que o Ka1.
💡 Dica: Calcule o pH usando a constante de dissociação e a concentração de H+.
Alternativa por alternativa
O aluno pode ter escrito a fórmula do ácido de forma errada (H3CO3) e aceitado um pH de 3,20 sem refazer o cálculo com a concentração dada. Esse valor corresponderia a um ácido muito mais forte do que o H2CO3.
O aluno provavelmente tomou a concentração de H2CO3 como 0,01 M, em vez de 1,0 x 10^-3 M, e chegou a um pH arredondado para 4,00. Além disso, não aplicou corretamente a raiz quadrada da expressão de Ka.
Por que engana: Confundir a concentração de H2CO3 com a concentração de H+ ao calcular o pH, resultando em um valor incorreto.
Para ácido fraco em solução diluída, [H+]˜v(Ka·C)=v(4,3×10?7·1,0×10?3)=2,07×10?5 M ? pH=-log10(2,07×10?5)˜4,68.
O aluno assumiu [H+] = 1,0 x 10^-5 M diretamente, sem resolver a expressão de equilíbrio com Ka1 e a concentração de H2CO3. Pode ter tomado um valor redondo por intuição, sem fazer o cálculo.
O aluno usou o Ka2 do H2CO3 no lugar do Ka1, ou seja, considerou a segunda dissociação, que o enunciado manda desconsiderar. Um ácido com Ka2 muito menor deveria produzir pH maior, e não o valor indicado.
Raio-X da questão
dissociação do ácido carbônico
avaliacao
cálculo de pH · dissociação de ácidos
Revisar as propriedades dos ácidos e o cálculo do pH.
Confundir a concentração de H2CO3 com a concentração de H+ ao calcular o pH, resultando em um valor incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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