A Química Analítica

Letra A)

[pic 1]

O nitrogênio (N) do grupo amina da cocaína (B) tem um par de elétrons livres e, por isso, ela atua como base. A água pode atuar, tanto como ácido quanto como base. Nesse caso, ela está atuando como um ácido, pois ela doa um próton para a molécula de cocaína. Sendo assim, o Hidrocloreto de cocaína (BH+) é o ácido conjugado e a OH- é a base conjugada.

Letra B)

B + H2O ? BH+ + OH- , então a constante fica:

[pic 2]

Nesse caso, a água não entra no equilíbrio pelo fato dela está em quantidade predominante (atua como solvente), logo sua atividade é praticamente 1, por isso não influencia na constante de equilíbrio.

Antes de calcularmos o pH da solução, vamos observar o equilíbrio de ionização da água: H2O ? H+ + OH- ou H2O + H2O ? H3O+ + OH- 

A constante de ionização da água é representada por Kw:

[pic 3]

Sabendo que no equilíbrio as concentrações de todos os componentes são iguais, podemos substituir as concentrações de H3O+ e OH- por "x" e calcular esse valor. Portanto:

[pic 4]

Isso quer dizer que a água, por si só, já dispõe de uma concentração de 10-7 mol/L de H+, que é responsável pelo seu pH.

OBS.: A equação da reação já está balanceada, logo não precisa de alterações.

Para calcular o pH da solução de cocaína (B), vamos montar uma tabela:

                   B      +     H₂O      ⇄      BH⁺       +      OH⁻

Início                  0,0453           --                   0                    0

Variação                 x                --                    x                     x

Equilíbrio         0,0453 - x        --                    x                     x

A cocaína é uma base fraca, logo podemos fazer duas afirmações:

0,0453 mol/L é muito maior que "x"; e x é muito maior que 10-7.

Como estamos falando de uma base, temos que calcular o pOH e, para isso, precisamos da concentração de OH-. Essa concentração podemos calcular a partir da constante de basicidade substituindo com os valores da tabela:

[pic 5]

Porém, tendo como base as aproximações feitas acima, podemos simplificar a expressão acima pela seguinte:

[pic 6]

onde c é a concentração de cocaína, 0,0453 mol/L.

Sendo assim, temos:

[pic 7]

Então, [pic 8]

Como o que interessa é o pH, temos: [pic 9]

logo, [pic 10]

com isso o pH da solução é: [pic 11]