(ITA 2011 - 2 fase)
O dióxido de carbono representa, em média, 0,037% da composição volumétrica do ar seco atmosférico, nas condições ambientes. Esse gás, dissolvido em água, sofre um processo de hidratação para formar um ácido diprótico, que se ioniza parcialmente no líquido.
Admitindo-se que água pura seja exposta a CO2 (g) atmosférico, nas condições ambientes, e sabendo que o equilíbrio entre as fases gasosa e líquida desse gás é descrito pela lei de Henry, calcule:
a) a solubilidade do CO2 (aq), expressa em mg L–1, nas condições especificadas acima, sabendo que a constante da lei de Henry para CO2 gasoso dissolvido em água a 25 °C é 3,4 x 10–2 mol L–1 atm–1.
b) a concentração molar do ânion bicarbonato, expressa em mol L–1, sabendo que a constante de dissociação ácida para o primeiro equilíbrio de ionização do ácido diprótico a 25 °C é 4,4 x 10–7.
Gabarito:
Resolução:
Pressão parcial do CO2 considerando a pressão atmosférica (1 atm):
Pp = XCO2 * Ptotal
Pp = 0,00037 * 1 = 3,7.10-4 atm
Solubilidade, em mols, do CO2 em solução aquosa:
CO2 (g) ===> CO2 (aq)
Kc = [CO2 (aq)] / Pp
[CO2 (aq)] = 3,4.10-2 * 3,7.10-4 = 1,3.10-5 mol.L-1
Solubilidade, em mg, do CO2 em solução aquosa:
1,3.10-5 mol.L-1 * 44000 mg.mol-1 = 0,572 mg/L
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CO2 (g) + H2O (l) ===> HCO3- (aq) + H+(aq)
1,3.10-5 x x
Kc = x² / [CO2 (aq)]
x² = 4,4 x 10–7 * 1,3.10-5 = 2,4.10-6 mol/L
x = [ HCO3- (aq)] = 2,4.10-6 mol/L