Question

Algumas gotas de um indicador de pH foram adicionadas a uma solução aquosa saturada de CO2, a qual ficou vermelha. Dessa solução, 5 mL foram transferidos para uma seringa, cuja extremidade foi vedada com uma tampa (Figura I). Em seguida, o êmbolo da seringa foi puxado até a marca de 50 mL e travado nessa posição, observando-se liberação de muitas bolhas dentro da seringa e mudança da cor da solução para laranja (Figura II). A tampa e a trava foram então removidas, e o êmbolo foi empurrado de modo a expulsar totalmente a fase gasosa, mas não o líquido (Figura III). Finalmente, a tampa foi recolocada na extremidade da seringa (Figura IV) e o êmbolo foi novamente puxado para a marca de 50 mL e travado (Figura V). Observou-se, nessa situação, a liberação de poucas bolhas, e a solução ficou amarela. Considere que a temperatura do sistema permaneceu constante ao longo de todo o experimento.

a) Explique, incluindo em sua resposta as equações químicas adequadas, por que a solução aquosa inicial, saturada de CO2, ficou vermelha na presença do indicador de pH.
b) Por que a coloração da solução mudou de vermelho para laranja ao final da Etapa 1?
c) A pressão da fase gasosa no interior da seringa, nas situações ilustradas pelas figuras II e V, é a mesma? Justifique.

Answer 1

a) Representamos a dissolução de CO₂ em água pelas seguintes equações:
CO₂(g) ⇄ CO₂ (aq)
CO₂(aq) + H₂O (l) ⇄ H₂CO₃(aq) ⇄ H+ (aq) + HCO⁻₃(aq)

Desta forma, a solução aquosa, saturada de CO₂, apresenta característica ácida e, por ser saturada, o pH está inferior a 4,5; assumindo uma coloração vermelha.


b) Um parcela do CO₂(aq), ao término da etapa I, passa a ser CO₂(g), ocupando o espaço que estava vazio no interior da seringa e, assim, diminui o equilíbrio devido a concentração de CO₂(aq), que se desloca para a esquerda.
CO₂(aq) + H₂O (l) ⇄ H+(aq) + HCO⁻₃


A concentração do íon H+ em solução reduz, fazendo com que aumente o pH da solução e, consequentemente, a cor mude de vermelho para laranja.


c) A pressão da fase gasosa no interior da seringa da figura II não é a mesma da da figura V, pois observamos a liberação de muitas bolhas na figura I e liberação de poucas bolha na figura IV. A figura II apresenta volume igual, temperatura constante, mas a quantidade de Co₂(g) em mols é maior, por isso a pressão na situação da figura II é maior que na situação da figura V.