12- Considere uma solução tampão formada por Ácido acético
e Acetato de sódio
. Dado:
.
a) Calcule o pH desta solução.
b) Calcule o pH da solução quando a 1 litro dela se adiciona 1 ml de
.
c) Calcule o pH da solução quando a 1 litro dela se adiciona 1 mL de
a) Calcule o pH desta solução.
b) Calcule o pH da solução quando a 1 litro dela se adiciona 1 ml de
c) Calcule o pH da solução quando a 1 litro dela se adiciona 1 mL de
Passo 1
Enunciado e dados relevantes (copiando exatamente o que foi dado):
- Temos uma solução tampão formada por Ácido acético
e Acetato de sódio . - Dado:
. - Perguntas:
a) Calcular o pH dessa solução tampão (sem adição).
b) Calcular o pH quando alitro dessa solução se adiciona de .
c) Calcular o pH quando alitro dessa solução se adiciona de .
Informações numéricas que vamos usar:
- Concentrações iniciais:
e . - Volume da solução tampão considerado para as partes (b) e (c):
. - Volume do ácido/base forte adicionados:
. - Concentração do ácido/base forte:
.
Passo 2
Conceitos e fórmula que vamos usar (explicação didática):
- O tampão ácido fraco/base conjugada resiste a mudanças de pH porque o ácido fraco
pode neutralizar bases fortes e a base conjugada pode neutralizar ácidos fortes. As reações principais são:
- A constante de acidez do ácido fraco é dada por
de onde, tomando log10 e reorganizando, obtemos a equação de Henderson–Hasselbalch: Aqui: -
é o logaritmo negativo da concentração de íons hidrogênio. -
. -
e são as concentrações molares da base conjugada e do ácido fraco no equilíbrio (ou, para tampões bem preparados, as concentrações efetivas após pequenas neutralizações).
-
- Observação prática útil: quando adicionamos um pequeno volume de ácido ou base forte ao tampão, devemos fazer a estequiometria das reações acima em termos de mols para atualizar as quantidades de
e . Como a adição é um volume muito pequeno comparado a , o fator de diluição afeta igualmente numerador e denominador da razão ; portanto a razão de concentrações é igual à razão de mols após a reação, e podemos usar diretamente os mols para aplicar Henderson–Hasselbalch.
Passo 3
Parte (a): cálculo do pH da solução tampão inicial (sem adição).
- Temos
e . - Aplicando Henderson–Hasselbalch:
- Como
e , segue:
Passo 4
Parte (b): ideia geral e estequiometria ao adicionar
.
- Ao adicionar
(base forte), cada mol de consome um mol de e gera um mol de : - Devemos calcular os mols de
adicionados, subtrair desses mols de e somar aos mols de .
Passo 5
Cálculo dos mols de
adicionados em (b).
- Volume de
adicionado: . - Concentração:
. - Mols de
:
Passo 6
Atualização dos mols de
e
após reação com
.
- Mols iniciais (em
): - Reação:
consome de e produz de . - Novos mols:
- Como o volume final é
(ligeira diluição), a razão é igual à razão de mols , então podemos usar esses mols na fórmula.
Passo 7
Cálculo do novo pH em (b) usando Henderson–Hasselbalch.
- Primeiro calcule a razão:
- Agora aplique a fórmula:
- Calculando o logaritmo (aproximação numérica):
- Portanto:
Passo 8
Parte (c): ideia geral e estequiometria ao adicionar
.
- Ao adicionar
(ácido forte), cada mol de consome um mol de e gera um mol de : - Fizemos a mesma estratégia: calcular mols de
adicionados, subtrair de e somar a .
Passo 9
Cálculo dos mols de
(ou
) adicionados em (c).
- Volume de
adicionado: . - Concentração:
. - Mols de
:
Passo 10
Atualização dos mols de
e
após reação com
.
- Mols iniciais (em
): - Reação:
consome de e produz de . - Novos mols:
Passo 11
Cálculo do novo pH em (c) usando Henderson–Hasselbalch.
- Razão:
- Aplicando a fórmula:
- Calculando o logaritmo (aproximação numérica):
- Portanto:
Passo 12
Pequena conclusão e observações finais (motivação rápida):
- Viu como o tampão mudou pouco o pH apesar de adicionarmos um ácido/base relativamente concentrado? Isso é o poder do tampão: pequenas variações na razão
causam pequenas variações no pH. - Se quiser praticar, experimente recalcular os pH supondo volumes diferentes (por exemplo, adicionar
em vez de ) e veja como a mudança fica maior — isso te dá intuição sobre capacidade tampão. - Força aí, você já entendeu o método passo a passo: calcule mols adicionados, faça a estequiometria, atualize mols, aplique Henderson–Hasselbalch e pronto!
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)