Questão 3 Unifesp 2º dia - Reaplicação - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 3

Hidrólise Salina Deslocamento de Equilíbrio

O benzoato de sódio ( $C_{6} H_{5} COONa$ ) é um sal orgânico largamente empregado como conservante na indústria alimentícia. Quando dissolvido em água destilada, o íon benzoato sofre hidrólise, produzindo o ácido benzoico conforme a equação a seguir:

a) Equacione a reação que representa a dissociação aquosa do benzoato de sódio. Explique o que ocorre com a concentração de ácido benzoico no equilíbrio quando se adicionam gotas de ácido clorídrico à solução aquosa de benzoato de sódio.

b) Considerando a constante de hidrólise ( $K_{h}$ ) do íon benzoato igual a $2, 0 \times 10^{- 10}$ (a 25 ºC) e considerando o produto iônico da água ( $K_{w}$ ) igual a $1, 0 x 10^{- 14}$ (a 25 ºC), calcule o pH de uma solução aquosa de benzoato de sódio de con centração $0, 5 mol \cdot L^{- 1}$ , a 25 ºC.

Resolução

a) A dissociação aquosa do benzoato ( $C_{6} H_{5} C O O N a$ ) de sódio pode ser equacionada como:

$C_{6} H_{5} C O O N a \to C_{6} H_{5} C O O^{-} + N a^{+}$

Após a dissociação, o íon benzoato sofre hidrólise, conforme a equação fornecida no enunciado:

A adição de gotas de ácido clorídrico ( $H C l$ ) à solução leva a um consumo de íons $O H^{-}$ presentes no equilíbrio de hidrólise, causando uma diminuição da concentração desses íons hidróxido e, como consequência, um deslocamento desse equilíbrio para a direita, aumentando a concentração de ácido benzoico.

b) Considerando o equilíbrio de hidrólise fornecido, temos que a expressão da constante de equilíbrio K_h é:

$K_{h} = \frac{[á c i d o b e n z o i c o] . [O H^{-}]}{[í o n b e n z o a t o]}$

A concentração de ácido benzoico e de íons $O H^{-}$ no equilíbrio é igual, pois são formados na reação na proporção $1 : 1$ . Já a concentração do íon benzoato é igual a do sal (solúvel) que liberou esse íon na dissociação, ou seja, de $0, 5 m o l . L^{- 1}$ .

$[á c i d o b e n z o i c o] = [O H^{-}] = x$

Substituindo na expressão de $K_{h}$ , temos:

$K_{h} = \frac{[á c i d o b e n z o i c o] . [O H^{-}]}{[í o n b e n z o a t o]} \to 2, 0 . 10^{- 10} = \frac{x . x}{0, 5} x^{2} = 1, 0 . 10^{- 10} \to x = \sqrt{10^{- 10}} x = 10^{- 5}$

Assim, a concentração de $O H^{-}$ no equilíbrio é igual a $10^{- 5} m o l / L$ .

Usando a expressão e o valor de $K_{w}$ pode-se calcular a concentração de íons $H^{+}$ na solução:

$K_{w} = [H^{+}] . [O H^{-}] 1, 0 . 10^{- 14} = [H^{+}] . 10^{- 5} \to [H^{+}] = 10^{- 9} m o l / L$

Calculando o pH:

$p H = - \log [H^{+}] p H = - \log 10^{- 9} p H = 9$