Pka Enem 2013

Uma das etapas do tratamento da água é a desinfecção, sendo a cloração o método mais empregado. Esse método consiste na dissolução do gás cloro numa solução sob pressão e sua aplicação na água a ser desinfectada. As equações das reações químicas envolvidas são:
Cl[ltr]2[/ltr](g) + 2H[ltr]2[/ltr]O (l)[ltr]⟺[/ltr]HClO (aq) + HO (aq) + Cl (aq)

HClO (aq) + H[ltr]2[/ltr]O (l)[ltr]⟺[/ltr] H3O[ltr]+[/ltr] (aq) + ClO[ltr]−[/ltr] (aq)
pK[ltr]a[/ltr] = – log K[ltr]a[/ltr] = 7,53
A ação desinfetante é controlada pelo ácido hipocloroso, que possui um potencial de desinfecção cerca de 80 vezes superior ao ânion hipoclorito. O pH do meio é importante, porque influencia na extensão com que o ácido hipocloroso se ioniza.
Para que a desinfecção seja mais efetiva, o pH da água a ser tratada deve estar mais próximo de
a) 0        b) 5          c) 7       d) 9       e) 14

Tentei fazer essa questão ontem e errei, porque o lugar de onde a li não informava que o pKa é 7,53. :S

Enfim, é o seguinte:

pKa = -log(Ka) = 10^(-7,53)

HClO ---> H^+ + ClO^-

Ka = {[H^+]*[ClO^-]}/[HClO]


Bom, vamos à jogada da questão: quanto maior for o valor da relação [ClO^-]/[HClO], mais ionizado estará o ácido (e não é isso que queremos, pois o ácido é muito mais desinfetante que seus substratos). Portanto, precisamos do menor valor possível para a relação [ClO^-]/[HClO]. Vamos analisar para os diferentes pHs fornecidos:


SUPONDO VALOR DE PH 7 E VALORES ACIMA DESSE:

pH = -log[H^+] = 7 .:. [H^+] = 10^(-7)

10^(-7,53) = {[10^(-7)]*[ClO^-]}/[HClO]
[10^(-7,53)]/[10^(-7)] = [ClO^-]/[HClO]
≈ 1 = [ClO^-]/[HClO]

Note que quanto mais aumentarmos o valor do pH, mais aumentará o valor da relação supracitada, indo de encontro com o que queremos. Desconsideramos, portanto, as alternativas D e E.


SUPONDO VALOR DE PH 5 E VALORES ABAIXO DESSE:

pH = -log[H^+] = 5 .:. [H^+] = 10^(-5)

10^(-7,53) = {[10^(-5)]*[ClO^-]}/[HClO]
[10^(-7,53)]/[10^(-5)] = [ClO^-]/[HClO]
10^(-2,53) = [ClO^-]/[HClO]

Aqui, desconsideramos a alterantiva C, pois o valor obtido agora é menor do que o valor obtido lá.


Para o valor 0 nem precisamos calcular, pois, tendo a reação abaixo ocorrendo antes da reação supracitada, podemos notar que ela se deslocará para a esquerda, no sentido da não-produção de HClO:

Cl2 + 2H2O ---> HClO + H^+ + Cl^-


Gabarito, portanto, alternativa B.

É um exercício de zona de predominância. Tem-se o ácido HClO, que possui ação desinfetante, e tem-se sua base conjugada ClO-. O que deseja-se é que a concentração de HClO seja muito maior que a de ClO-, respeitando a lógica de que não dá para usar uma água pH zero pra consumo (matematicamente essa questão admite mais de uma resposta)

Vou estipular que no instante em que a concentração de HClO for 10x maior que ClO- há predominância deste.: [HClO]= 10[ClO-]

pH = pKa + log [ClO-] / [HClO]

pH = 7,53 + log (1 /10) 

pH = 6,53

* Qualquer pH abaixo de 7,53 dá um maior valor para concentração de HClO

Veja que abaixo de um pH 6,53 existe uma concentração 10 vezes maior de HClO no meio

Então a resposta B é considerável, porém a letra A também da uma concentração alta de HClO, já que o enunciado não deu constante do outro equilíbrio fica dificil estimar precisamente o valor, mas ...

A resolução e o problema que temos é praticamente o mesmo, Marcelo, a questão do pH 0. Para essa alternativa estar errada, temos duas possibilidades de resposta:

- A produção de HClO a partir de Cl2 não ser efetiva em via do deslocamento à esquerda;
- Água de pH 0 não ser consumível.

Enfim, questões como essa não ajudam em nada a vida do vestibulando. Não entendo porque o ENEM bota questões como essa em suas provas.

Falta um dado da constante de equilíbrio da primeira reação, a que produz o HClO. Se isso fosse dado poderíamos calcular ou comparar um intervalo onde a concentração de HClO seria máxima. Sem a informação do primeiro equilíbrio não há como ter uma resposta só, porque na verdade em pH 5,53 tem-se 100 vezes mais HClO, oq é considerável. Fica sendo a Letra B a resposta, mas é mais uma questão de vestibular mal feita q aparece por ae.