Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luis Roessler 2023
O hipoclorito de sódio (NaOCl) é adicionado à água como desinfetante. Após a adição, o composto se dissocia imediatamente e, então, participa do seguinte equilíbrio químico:
HOCl ⇌ H+ + OCl- pKa = 7,6
Contudo, a força do hipoclorito como agente desinfetante depende do quantitativo das espécies químicas existentes no equilíbrio. Se 3,0 x 10–5 mol/L de NaOCl forem adicionados em uma solução de pH 7, a porcentagem de espécies OCl– e HOCl presentes no equilíbrio será, respectivamente, de:
(Dados: 10–0,4 = 0,40; 10–0,5 = 0,32; 10–0,6 = 0,25; 10–0,7 = 0,20; e, 10–0,8 = 0,16.)
16% e 84%
20 % e 80%
25 % e 75 %
30 % e 70 %
32 % e 68%
Resolução
Para decidir qual espécie (HOCl ou OCl−) predomina em uma solução de pH 7, aplica-se a relação de Henderson-Hasselbalch para um equilíbrio ácido–base fraco:
\[\text{pH}=\text{p}K_{a}+\log\left(\dfrac{[\text{OCl}^-]}{[\text{HOCl}]}\right)\]
Substituindo os valores dados (pH = 7 e pKa = 7,6):
7 − 7,6 \,=\, \log\left(\dfrac{[\text{OCl}^-]}{[\text{HOCl}] }\right)
−0,6 \,\approx\, −0,5 \;\Rightarrow\; \dfrac{[\text{OCl}^-]}{[\text{HOCl}]} = 10^{-0,5} \approx 0{,}32
Logo, a cada 1,00 mol de HOCl existem 0,32 mol de OCl−.
Se a concentração total for \(C_t = 3,0 \times 10^{-5}\,\text{mol L}^{-1}\):
- \([\text{HOCl}] = x\)
- \([\text{OCl}^-]=0,32x\)
Balanceando com o total:
x + 0,32x = 1,32x = C_t \;\Rightarrow\; x = \frac{C_t}{1,32}
Assim, as frações percentuais são
\(\%\,\text{OCl}^- = \dfrac{0,32x}{C_t}\times100 = \dfrac{0,32}{1,32}\times100 \approx 24\% \Rightarrow 25\%\)
\(\%\,\text{HOCl} = 100 - 25 = 75\%\)
Portanto, as porcentagens de OCl− e HOCl são, respectivamente, 25 % e 75 % (alternativa C).
Dicas
Erros Comuns
- Constante de acidez (Ka) e pKa: pKa = −log Ka. Quanto menor o pKa, mais forte o ácido.
- Equilíbrio ácido–base conjugado: HOCl ↔ H+ + OCl−. HOCl é o ácido, OCl− é a base conjugada.
- Equação de Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log([base]/[ácido]). Relaciona pH, pKa e as concentrações das formas conjugadas.
- Fração de espécies no equilíbrio: se r = [base]/[ácido], então
% base = r/(1+r) × 100 e % ácido = 100 − % base.
