Equílibrio e PH(multivix 2017)

O ácido pirúvico (CH3COCOOH) é originado ao fim da via glicolítica no citoplasma da célula. Em  meio  aquoso  se  dissocia  formando  o  âni on  piruvato,  que  é  a  forma   sob  a   qual   pa rticipa dos processos metabólicos. Considere que a  constante de dissociação ácida do ácido pirúvico é 3,2.10-3.  Foram dissolvidos 17,6 g de  ácido pirúvico em água até completar 2 L de solução. Responda:  
(A) Qual  é a  equação química de dissociação do ácido pirúvico em  meio aquoso?
(B) Qual  é a expressão matemática da constante de equilíbrio do ácido pirúvico ? 
(C) Qual  é a concentração de H3O+  na solução?
(D) Qual  é o pH da solução (log 1,78 = 0,25; log  2=  0,3 ; log 3 = 0,47 )?
(E) Caso o ácido esteja totalmente dissociado, qual a concentração de  piruvato?  
Não tenho gabarito.

David Harmor escreveu:O ácido pirúvico (CH3COCOOH) é originado ao fim da via glicolítica no citoplasma da célula. Em  meio  aquoso  se  dissocia  formando  o  âni on  piruvato,  que  é  a  forma   sob  a   qual   pa rticipa dos processos metabólicos. Considere que a  constante de dissociação ácida do ácido pirúvico é 3,2.10-3.  Foram dissolvidos 17,6 g de  ácido pirúvico em água até completar 2 L de solução. Responda:  
(A) Qual  é a  equação química de dissociação do ácido pirúvico em  meio aquoso?
(B) Qual  é a expressão matemática da constante de equilíbrio do ácido pirúvico ? 
(C) Qual  é a concentração de H3O+  na solução?
(D) Qual  é o pH da solução (log 1,78 = 0,25; log  2=  0,3 ; log 3 = 0,47 )?
(E) Caso o ácido esteja totalmente dissociado, qual a concentração de  piruvato?  
Não tenho gabarito.

a) CH₃COCOOH  ⇔  CH₃COCOO^- + H⁺

――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

b) K = ( [CH₃COCOO^-] . [H⁺] ) / [CH₃COCOOH]

――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

c) 17,6g / 2L = 8,8 g/L  →  8,8 g/L / 88 (MM) = 0,1 mol/L = 10^-1 mol/L

    K = ( [CH₃COCOO^-] . [H⁺] ) / [CH₃COCOOH]
    3,2 . 10^-3 = (x . x) / 10^-1
     x² = 3,2 . 10^-4   →   x ≈ 1,79 . 10^-2 mol/L.

Concentração de H₃0  →  CH₃COCOOH + H₂O  ⇔  CH₃COCOO^- + H₃O⁺

Proporção estequiométrica entre o CH₃COCOO^-   e   H₃O⁺  →  1:1

Logo, se CH₃COCOO^- = 1,79 . 10^-2 mol/L, H₃O⁺ = 1,79 . 10^-2 mol/L

――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

d) Pela Lei da Diluição de Ostwald:
    Ka = M . a²
    3,2 . 10^-3 = 10^-1 . a²
    a = 1,79 . 10^-2 mol/L

   [H⁺] = M . a . n^oH  1  →  [H⁺] = 10^-1 . 1,79 . 10^-2 . 1  →  [H⁺] = 1,79 . 10^-3

pH = -(log[H⁺])  →  pH = -( log 1,79 + log 10^-3 )  →  pH = -(0,25 - 3)  →  pH = -(-2,75) = 2,75

――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

e) Já havia calculado acima. CH₃COCOO^- = 1,79 . 10^-2 mol/L


Perdão se tiver errado algo. Equilíbrio Químico não é o meu forte.

David Harmor escreveu:O ácido pirúvico (CH3COCOOH) é originado ao fim da via glicolítica no citoplasma da célula. Em  meio  aquoso  se  dissocia  formando  o  âni on  piruvato,  que  é  a  forma   sob  a   qual   pa rticipa dos processos metabólicos. Considere que a  constante de dissociação ácida do ácido pirúvico é 3,2.10-3.  Foram dissolvidos 17,6 g de  ácido pirúvico em água até completar 2 L de solução. Responda:  
(A) Qual  é a  equação química de dissociação do ácido pirúvico em  meio aquoso?
(B) Qual  é a expressão matemática da constante de equilíbrio do ácido pirúvico ? 
(C) Qual  é a concentração de H3O+  na solução?
(D) Qual  é o pH da solução (log 1,78 = 0,25; log  2=  0,3 ; log 3 = 0,47 )?
(E) Caso o ácido esteja totalmente dissociado, qual a concentração de  piruvato?  
Não tenho gabarito.

David Harmor, eu vou deixar a minha contribuição nos três primeiros itens depois alguem ou eu mesmo termino a resoluçao:

(A) Qual  é a  equação química de dissociação do ácido pirúvico em  meio aquoso?

CH3COCOOH = CH3COCOO^- + H^-

(B) Qual  é a expressão matemática da constante de equilíbrio do ácido pirúvico ? 

-------[CH3COCOO^-].[H⁺]
Ka = -----------------------
---------[CH3COCOOH]

(C) Qual  é a concentração de H3O+  na solução?

[CH3COCOOH]={17,6/88}/0,2 = 0,1 M

-------[CH3COCOO^-].[H⁺]
Ka = -----------------------
---------[CH3COCOOH]

------------------x.x
3,2 . 10^-3 = ----------
---------------0,1 - x

x = [H⁺] = 0,0178 M

Opa,Obrigado pelas respostas de ambos.
Uma duvida na letra D, o PH não seria 1,75? Dado que a concentração de H+ na solução é 1,78.10-2, não seria apenas tirar PH desse valor?

David Harmor escreveu:Opa,Obrigado pelas respostas de ambos.
Uma duvida na letra D, o PH não seria 1,75? Dado que a concentração de H+ na solução é 1,78.10-2, não seria apenas tirar PH desse valor?

Olá, David!
A concentração de íons H⁺ não é 1,78 . 10^-2, e sim 1,78 . 10^-3_.

Opa Matheus, Tudo certo?Poderia me explicar essa equação que originou a conversão de 10-2 para 10-3? Não consegui achar ela no Livro do Feltre.
   [H⁺] = M . a . n^oH  1  →  [H⁺] = 10^-1 . 1,79 . 10^-2 . 1  →  [H⁺] = 1,79 . 10^-3

David Harmor escreveu:Opa Matheus, Tudo certo?Poderia me explicar essa equação que originou a conversão de 10-2 para 10-3? Não consegui achar ela no Livro do Feltre.
   [H⁺] = M . a . n^oH  1  →  [H⁺] = 10^-1 . 1,79 . 10^-2 . 1  →  [H⁺] = 1,79 . 10^-3

Olá! Essa equação não é comum de aparecer em livros. Na verdade, eu nunca sequer vi ela aparecer, já que ela é uma equação bem informal que relaciona o poder ionizante de um conjugado ácido ou básico.

Pensa comigo. Já te falei que, dependendo do ácido, nem todos os seus hidrogênios são capazes de serem ionizados quando em meio aquoso. Com isso, pode-se dizer que a quantidade de partículas dissolvidas, isto é, aquelas passíveis à ionização, correspondem a apenas uma fração da quantidade total de partículas. Por isso a seguinte relação  →  α = [partículas dissolvidas]/[partículas totais]  é válida e esta sim é mais comum de aparecer em livros e materiais didáticos. Consequentemente, como apenas algumas vão sofrer ionização completa, o pH da solução não é o máximo possível, e por isso está relacionado ao percentual de partículas ionizadas.

Além disso, como já disse acima, a quantidade de hidrogênios infere na concentração ácida da solução. Quanto mais H⁺ são passíveis à ionização, maior o poder ácido do conjugado. Desta forma, estequiometricamente, temos:

X. [Solução] → [R^-] + ([X+Y]⁺)

Sendo [X+Y] a quantidade de hidrogênios ionizáveis.


Condensando todas essas informações ditas (quantidade de hidrogênios ionizáveis → constante de ionização → molaridade da solução), chegamos à equação dada:

[H⁺] = M . a . n^o H

Lembrando que ela é apenas uma simplificação de todas as ideias que dei acima, visando apenas a facilidade do cálculo sem levar em consideração termos mais técnicos.