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As águas gaseificadas para consumo contêm dióxido de carbono, $\mathrm{CO}_{2}$, dissolvido.
A Figura 6 mostra a evolução ao longo do tempo, $t$, do $\mathrm{pH}$, a $25^{\circ} \mathrm{C}$, de uma amostra de uma água gaseificada que foi posta em contacto com o ar.
Os dados foram registados durante um determinado intervalo de tempo, que teve início num instante muito próximo daquele em que a amostra, inicialmente fechada, foi posta em contacto com o ar.
O dióxido de carbono reage com a água, dando origem ao ácido carbónico, $\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(\mathrm{aq})$.
Esta reação pode ser traduzida por
$$\begin{equation*}\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(1) \rightleftharpoons \mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(\mathrm{aq}) \tag{1}\end{equation*}$$
O ácido carbónico, $\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(\mathrm{aq})$, é um ácido diprótico fraco cuja reação de ionização global em água pode ser traduzida por
$$\begin{equation*}\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(1) \rightleftharpoons \mathrm{CO}_{3}^{2-}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq}) \tag{2}\end{equation*}$$
Durante o intervalo de tempo em que os dados foram registados, libertou-se $\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})$.
Justifique, com base no Princípio de Le Châtelier, o aumento do $\mathrm{pH}$ da amostra da água gaseificada nesse intervalo de tempo.
Tenha em consideração as reações (1) e (2) acima representadas.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
O aumento de pH no decurso do tempo significa que a concentração de iões $\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}$(aq) diminui no intervalo de tempo considerado, o que implica que a reação (2) esteja a evoluir no sentido inverso: de acordo com o Princípio de Le Châtelier, isso resulta de uma diminuição da concentração do ácido carbónico, $\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(\mathrm{aq})$, que o sistema contraria evoluindo no sentido em que este ácido se forma.
Da diminuição da concentração do ácido carbónico, $\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(\mathrm{aq})$, deduz-se que a reação (1) está também a evoluir no sentido inverso: uma diminuição do dióxido de carbono dissolvido, $\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{aq})$, na água gaseificada, resultado da libertação de $\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})$ para a atmosfera, faz evoluir o sistema (1) no sentido de contrariar essa diminuição.
OU
A libertação de $\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})$ para a atmosfera origina a diminuição do dióxido de carbono dissolvido, $\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{aq})$, na água gaseificada, ou seja, de um reagente da reação (1). Então, de acordo com o Princípio de Le Châtelier, é favorecida a evolução da reação (1) no sentido inverso, com a consequente diminuição da concentração do ácido carbónico, $\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(\mathrm{aq})$.
Da mesma forma que para a reação (1), a diminuição da concentração do ácido carbónico, $\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}(\mathrm{aq})$, também favorece a evolução da reação (2) no sentido inverso, com a consequente diminuição da concentração dos iões $\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})$. À diminuição da concentração de $\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})$, corresponde um aumento do $\mathrm{pH}$.
Fonte: SPF
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