Um aluno do curso de química em uma aula prática de Química Geral, precisa preparar uma solução de hidróxido de potássio de pH = 12 a 25ºC. qual a massa de KOH que ele precisa dissolver em 200 mL de água para obter o pH desejado?

Esta questão aborda conceitos relacionados às soluções.

Primeiramente, listemos os dados importantes para a resolução:

Temperatura = 25 °C;

pH = 12;

Volume de água = 200 mL = 0,2 L;

Massas molares (de acordo com a tabela periódica, em g/mol): K = 39; O = 16; H = 1.

O pH de uma solução indica se uma solução é ácida, básica ou neutra e pode ser calculado a partir da seguinte expressão:

pH = - log [H⁺]

Em que [H⁺] é igual à concentração de íons H⁺ em solução.

O pH também pode ser obtido a partir do pOH, a temperatura de 25 °C, de acordo com a seguinte equação:

pH + pOH = 14

Como o enunciado apresenta uma solução de KOH, podemos determinar o seu pOH, já que o valor do pH é conhecido:

pH + pOH = 14

12 + pOH = 14   ∴   pOH = 14 – 12 = 2

O pOH pode ser determinado a partir da expressão a seguir, considerando a concentração de íons OH^-, [OH^-]:

pOH = - log [OH^-]

Como já calculamos o valor do pOH, temos que:

2 = - log [OH^-]

A partir das propriedades do logaritmo:

[OH^-] = 10^-2 mol/L

Quando solubilizamos KOH em água, um sal muito solúvel, temos a liberação dos íons K⁺ e OH^-:

KOH (s) → K⁺ (aq) + OH^- (aq)

Como 1 mol de KOH libera 1 mol de cada íon e esse sal é muito solúvel, a concentração de KOH inicial é igual à concentração do íon OH^-. Portanto, podemos saber a massa a partir dessa concentração. A concentração em g/L pode ser obtida a partir do volume de água:

[KOH]_inicial = [OH^-] = 10^-2 mol/L

Para saber o número de mols de KOH basta multiplicar a concentração pelo volume de água, em L (0,2):

n_KOH = [KOH] × V_água

n_KOH = 10^-2 × 0,2 = 2 × 10^-3 mol

Sabendo o número de mols, podemos calcular a massa, a partir da massa molar do KOH (M), que pode ser calculada considerando a massa molar de cada elemento:

M_KOH = 39 + 16 + 1 = 56 g/mol

Podemos determinar a massa de KOH por regra de três:

       1 mol       ^possui   56 g

2 × 10^-3 mol  --------  m

m = 56 × 2 × 10^-3 = 112 × 10^-3 g = 0,112 g

Gabarito da Professora: Letra C.