Calcule o pH da solução tampão ácido acético e acetato para cada combinação de concentrações de par conjugado ácido-base.
Passo 1
O enunciado pede o pH de uma solução tampão formada pelo par ácido acético / acetato com as concentrações:
e
. Não foi dada a constante de acidez, então vou usar o valor habitual para ácido acético à
:
. Assumo também que podemos aproximar atividades por concentrações (solução diluída).
Passo 2
Vamos revisar o equilíbrio químico e a definição de constante de acidez. O ácido acético se ioniza assim:
A constante de acidez
é definida por
onde
é a concentração de íons hidrogênio em mol L
,
é a do acetato e
a do ácido não ionizado.
Passo 3
A partir de
conseguimos isolar
e, aplicando
em ambos os lados, obter a equação de Henderson–Hasselbalch (que é o atalho padrão para tampões):
Aplicando
:
Usando
e propriedades dos logaritmos, chegamos à forma familiar:
Explicando as variáveis:
é o que queremos;
é a constante de acidez em logaritmo;
é a concentração da base conjugada (acetato) e
a do ácido (ácido acético).
Passo 4
Agora aplico a equação de Henderson–Hasselbalch com os valores do enunciado. Primeiro a razão entre as concentrações:
O logaritmo decimal de
é
. Usando
:
Passo 5
Fazendo um cheque rápido usando
em vez de
:
(escrevendo em notação com vírgula:
). Então
e
confirmando o resultado da Henderson–Hasselbalch. Boa notícia: a conta bate e a aproximação de atividades por concentrações é adequada aqui.
Passo 6
Resumo prático para a prova: quando tiver um tampão, aplique direto
Calcule a razão, tire o log e some ao
. Lembre-se de anotar a unidade das concentrações (mesmas unidades) e da suposição de
se usar um
tabelado.