O que acontece se exatamente 0,62 eq. De base é adicionada a uma solução do ácido acético totalmente protonado?
do ácido acético é 4,76 .
Passo 1
O enunciado diz que adicionamos exatamente
equivalentes de base a uma solução de ácido acético que estava totalmente protonado. Também nos é dado que
do ácido acético é
.
Informações relevantes listadas:
Informações relevantes listadas:
- Quantidade inicial de ácido acético (protonado), tomo como referência
equivalente (isso é apenas uma escolha prática para trabalhar com razões). - Quantidade de base adicionada:
eq. - Reação esperada: a base irá neutralizar parte do ácido convertendo-o em seu ânion acetato.
-
.
O que o enunciado pergunta implicitamente: o que ocorre quimicamente com a solução (qual espécie domina, formação de tampão, posição relativa em relação ao ponto de equivalência) e qual será o pH resultante depois dessa adição de base.
Passo 2
Entender a reação e a estequiometria básica. A base (por exemplo
) reage com o ácido (
, ácido acético) segundo:
Cada mol (ou equivalente) de base consome 1 mol de
e gera 1 mol de
. Como começamos com a forma totalmente protonada, a quantidade de
formada é exatamente igual à quantidade de base adicionada (desde que a base seja menor que 1 eq). Aqui adicionamos menos que 1 eq (
eq), então não chegamos ao ponto de equivalência.
Passo 3
Calcular as quantidades relativas de
e
após a adição, usando
eq de ácido inicial como referência prática:
- Moles (ou eq) de
formados = quantidade de base adicionada = eq. - Moles (ou eq) de
restantes = inicial eq − consumidos eq = eq.
Portanto, após a adição temos uma mistura contendoeq de e eq de . Isso caracteriza uma solução tampão (par ácido fraco/ base conjugada presentes simultaneamente).
Passo 4
Apresentar a fórmula que relaciona
com
num tampão: a equação de Henderson–Hasselbalch. Ela é derivada da expressão da constante de acidez e relaciona concentração das espécies conjugadas assim:
Explicando cada termo:
-
: acidez da solução que queremos encontrar. -
: o dado do enunciado, que mede a força do ácido ( ). Aqui . -
e : concentrações (ou, quando volume comum, razões de mols) do íon acetato e do ácido acético. Como a adição de base não muda drasticamente o volume (ou quando usamos razões de eq), podemos usar diretamente as proporções e .
Condição/assunção: usamos concentrações efetivas (ou razões de mols) e assumimos que atividades ≈ concentrações (boa aproximação em soluções diluídas).
Passo 5
Calcular a razão
:
Fazendo a divisão:
Passo 6
Calcular o
da razão e aplicar Henderson–Hasselbalch. Primeiro o logaritmo em base 10:
Agora aplicar a fórmula:
Arredondando para duas casas decimais (suficiente para a maioria das provas):
.
Passo 7
Interpretar o resultado qualitativamente e conectar com a intuição:
- Como adicionamos menos de
eq de base, ainda estamos antes do ponto de equivalência; não transformamos todo o ácido em base conjugada. - Formou-se um tampão ácido/acetato.
- A razão
(pois ), então o ficou ligeiramente acima do . Isso é consistente com a regra prática: se então ; aqui há mais que , logo .
Resposta
Forma-se uma solução tampão com
eq e
eq; pH
.