Questão 18 (2º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2007

Question

De acordo com um estudo de indicadores ácido-base (Quim. Nova, 2006, 29, 600), o equilíbrio ácido-base do corante azul de bromofenol pode ser representado por

Equilíbrio ácido-base do azul de bromofenol: a forma protonada IND (cor amarela) ⇌ a forma desprotonada IND⁻ (cor azul) + H⁺, com as estruturas das duas formas.

e o perfil da concentração desse corante em função do pH é representado no gráfico abaixo.

Gráfico da concentração de azul de bromofenol (mol/L) versus pH, mostrando curvas sigmoides para as formas do indicador que se cruzam no ponto II (pH ≈ 4,2 e concentração ≈ 0,2 mol/L), destacando também os pontos I (pH < 2) e III (pH ≈ 6,7)

Com base nas informações apresentadas,

a) identifique as espécies químicas presentes na solução em I, II e III; (3,0 pontos)

b) calcule o valor da constante de equilíbrio em II, sabendo que nesse pH, [\ce{H+}] = 3{,}2 \times 10^{-4}\text{ mol/L}. (2,0 pontos)

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 18 (2º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2007

2º dia · Química: Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização

De acordo com um estudo de indicadores ácido-base (Quim. Nova, 2006, 29, 600), o equilíbrio ácido-base do corante azul de bromofenol pode ser representado por

Equilíbrio ácido-base do azul de bromofenol: a forma protonada IND (cor amarela) ⇌ a forma desprotonada IND⁻ (cor azul) + H⁺, com as estruturas das duas formas.

e o perfil da concentração desse corante em função do pH é representado no gráfico abaixo.

Gráfico da concentração de azul de bromofenol (mol/L) versus pH, mostrando curvas sigmoides para as formas do indicador que se cruzam no ponto II (pH ≈ 4,2 e concentração ≈ 0,2 mol/L), destacando também os pontos I (pH < 2) e III (pH ≈ 6,7)

Com base nas informações apresentadas,

a) identifique as espécies químicas presentes na solução em I, II e III; (3,0 pontos)

b) calcule o valor da constante de equilíbrio em II, sabendo que nesse pH, [\ce{H+}] = 3{,}2 \times 10^{-4}\text{ mol/L}. (2,0 pontos)

Reportar erro na questão

Resolução comentada

a) A curva cinza (tracejada) começa em 0,4 mol/L em pH baixo e cai com o aumento do pH. Ela é a forma protonada IND, amarela. A curva preta (traço-ponto) começa em zero e sobe até 0,4 mol/L. Ela é a forma desprotonada IND⁻, azul. Isso é coerente com o equilíbrio \ce{IND <=> IND^- + H+}: meio ácido desloca o equilíbrio para a esquerda, e meio menos ácido, para a direita.

I (pH < 2): só aparece IND, com concentração de 0,4 mol/L e IND⁻ praticamente nula. A solução é amarela. Além do indicador, há \ce{H+} do meio ácido.
II (pH ≈ 4,2): as curvas se cruzam em 0,2 mol/L. Há IND e IND⁻ em concentrações iguais, e a cor é a mistura amarelo + azul (esverdeada).
III (pH ≈ 6,7): só aparece IND⁻, com 0,4 mol/L e IND praticamente nula. A solução é azul.

Em todos os pontos há também \ce{H+} e água, em concentrações que dependem do pH.

Resposta: I – IND (amarela); II – IND e IND⁻ em iguais concentrações; III – IND⁻ (azul).

b) A constante de equilíbrio do processo \ce{IND <=> IND^- + H+} é

K=\frac{[\ce{IND^-}][\ce{H+}]}{[\ce{IND}]}

No ponto II, o gráfico mostra [\ce{IND}]=[\ce{IND^-}]=0{,}2\ \text{mol/L}. Essas concentrações se cancelam, e então

K=[\ce{H+}]=3{,}2\times10^{-4}

Conferindo com o gráfico: \text{pH}=-\log(3{,}2\times10^{-4})=4-0{,}51\approx3{,}5. O gráfico indica pH ≈ 4,2, então o valor de [\ce{H+}] dado no enunciado não bate exatamente com a leitura do gráfico. Para a resposta, usamos o dado fornecido.

Resposta: K = 3{,}2\times10^{-4} (mol/L).

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

Reportar erro na resolução

Ver como caiu na prova

Questão 18 no caderno Grupo 1 da 2ª etapa da UFG 2007

Fonte: UFG 2ª etapa 2007 · 2º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗

Nos cadernos: Grupo 1, questão 18Grupo 2, questão 9