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Questão 6 (Química) da 2ª fase do ITA 2026

Química · Química: Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização

Texto-base das questões 01 a 10 · Química

Constantes

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (\text{F}) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}

Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}, equivalente a um volume de um gás ideal de 22{,}4\ \text{L}.

Condições ambiente: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}

Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(\text{s}) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (\text{g}) = \text{gás}. (\text{aq}) = \text{aquoso}. (\text{conc}) = \text{concentrado}. (\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}. \text{u.m.a.} = \text{unidade de massa atômica}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em mol}\ \text{L}^{-1}.

\begin{array}{llll} \ln \text{X} = 2{,}3\ \log \text{X} & \ln 2 = 0{,}693 & \ln 5 = 1{,}609 & \sqrt{3} = 1{,}73 \\ \log 2 = 0{,}301 & \ln 3 = 1{,}099 & \text{e}^{-0{,}3465} = 0{,}707 & \sqrt{5} = 2{,}24 \end{array}

Massas Molares

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})
H 1 1,01 Ca 20 40,08
B 5 10,80 Cr 24 52,00
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Ni 28 58,69
O 8 16,00 Cu 29 63,55
F 9 19,00 Nb 41 92,91
Na 11 22,99 Ag 47 107,87
Si 14 28,09 Pt 78 195,08
S 16 32,06 Au 79 196,97
\text{C}\ell 17 35,45 Hg 80 200,59
K 19 39,10 Bi 83 208,98

Considere as reações e os dados abaixo:

Reação 1. \ce{CH3CCH + H2O <=> CH3CC- + H3O+}
Reação 2. \ce{CH3CCH + NH3 <=> CH3CC- + NH4+}
Reação 3. \ce{CH3CCH + NaNH2 <=> CH3CCNa + NH3}

Dados:
\mathrm{pK_a\ [propino] = 25{,}00}
\mathrm{pK_b\ [H_2O] = 15{,}70}
\mathrm{pK_b\ [amônia] = 4{,}75}
\mathrm{pK_b\ [NH_2^-] = -22{,}00}

Determine os valores numéricos de \mathrm{pK_a} e \mathrm{pK_b} para as demais espécies e utilize esses valores para indicar se o equilíbrio de cada uma das reações abaixo favorece ou não a formação dos produtos.

a) Reação 1.

b) Reação 2.

c) Reação 3.

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Resolução comentada

Ideia geral. Em cada reação há um par ácido-base de cada lado. O equilíbrio favorece o ácido mais fraco, ou seja, o de maior \mathrm{pK_a}. A constante é K=\dfrac{K_a(\text{ácido reagente})}{K_a(\text{ácido produzido})}=10^{\,\mathrm{pK_a(produzido)}-\mathrm{pK_a(reagente)}}.

Para um par conjugado, \mathrm{pK_a}+\mathrm{pK_b}=\mathrm{p}K_w=14{,}00 (a 25\ ^\circ\text{C}). Com isso:

  • \ce{H3O+}, ácido conjugado de \ce{H2O}: \mathrm{pK_a}=14{,}00-15{,}70=-1{,}70.
  • \ce{NH4+}, ácido conjugado de \ce{NH3}: \mathrm{pK_a}=14{,}00-4{,}75=9{,}25.
  • \ce{NH3}, ácido conjugado de \ce{NH2-}: \mathrm{pK_a}=14{,}00-(-22{,}00)=36{,}00.
  • \ce{CH3CC-}, base conjugada do propino: \mathrm{pK_b}=14{,}00-25{,}00=-11{,}00.

a) Reação 1: o propino (\mathrm{pK_a}=25{,}00) doa próton à água, formando \ce{H3O+} (\mathrm{pK_a}=-1{,}70).

K_1=10^{-1{,}70-25{,}00}\cdot

Corrigindo a notação: K_1=10^{\mathrm{pK_a(\ce{H3O+})}-\mathrm{pK_a(propino)}}=10^{-1{,}70-25{,}00}=10^{-26{,}70}.

O ácido \ce{H3O+} é muito mais forte que o propino, então o equilíbrio fica deslocado para os reagentes. Não favorece a formação dos produtos (K\approx10^{-26{,}7}).

b) Reação 2: o propino reage com \ce{NH3}, formando \ce{NH4+} (\mathrm{pK_a}=9{,}25).

K_2=10^{9{,}25-25{,}00}=10^{-15{,}75}

O \ce{NH4+} é um ácido bem mais forte que o propino, e a amônia é base fraca demais para desprotonar o propino. Não favorece a formação dos produtos (K\approx10^{-15{,}75}).

c) Reação 3: o \ce{NH2-} (\mathrm{pK_b}=-22{,}00) é uma base fortíssima e o ácido formado é \ce{NH3}, com \mathrm{pK_a}=36{,}00.

K_3=10^{36{,}00-25{,}00}=10^{11}

O propino é ácido bem mais forte que a amônia, então a transferência do próton é praticamente completa. Favorece a formação dos produtos (K\approx10^{11}).

Assunto: Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização.

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Fonte: ITA 2ª fase 2026 · Química. Prova oficial ↗