Calcule a variação de pH das seguintes soluções abaixo, quando se é adicionado aos mesmos
de solução de
a.
de uma solução tampão de ácido Fórmico/ Formiato de Sódio
a.
Passo 1
O enunciado pede a variação de pH de uma solução tampão quando se adiciona
de
. Dados fornecidos (tudo já dado no enunciado):
Pergunta clara: qual a variação de pH (ΔpH =
) após a adição?
Passo 2
Entendendo o conceito que vamos usar (explicação didática):
- Um tampão ácido/base fraca é uma mistura do ácido fraco
e sua base conjugada . Ele resiste a mudanças de pH porque o ácido consome base adicionada e a base consome ácido adicionado. - A relação prática para o pH de um tampão é a equação de Henderson–Hasselbalch:
onde
,
é a concentração da base conjugada e
a concentração do ácido. Vou usar essa fórmula porque aqui temos um tampão ácido + seu formiato e adicionamos base forte em pequena quantidade.
Passo 3
Calcular
do ácido fórmico a partir de
:
Passo 4
Calcular o pH inicial do tampão usando Henderson–Hasselbalch (aqui usamos as concentrações fornecidas diretamente):
Comentário amigável: então o tampão já começa com pH
. Segura firme que vamos ver como muda quando a base entra.
Passo 5
Calcular as quantidades em mol (isso ajuda a lidar com a reação estequiométrica). Volume do tampão
.
Moles de
adicionados (NaOH
,
):
Passo 6
Reação entre
e o ácido fórmico
(reação completa, base forte consome ácido fraco):
Aplicando estequiometria:
-
disponível: . - Esse
consome de e gera a mais de .
Atualizando moles após reação:
Passo 7
Volume final da solução (mistura):
.
Podemos usar Henderson–Hasselbalch com as concentrações finais, mas repare que o fator de volume cancela se usamos a razão de moles. Assim:
Podemos usar Henderson–Hasselbalch com as concentrações finais, mas repare que o fator de volume cancela se usamos a razão de moles. Assim:
Passo 8
Calcular
com os valores de moles:
Explicação rápida: a base adicionada transformou parte do ácido em sua base conjugada, diminuindo a razão
em relação ao inicial? (Na verdade aumentou
mas como
era muito maior, a razão final ainda é maior que inicial? Comparando: razão inicial
→
; razão final
→
, então o pH aumentou de
para
.)]
Passo 9
Calcular a variação de pH:
Interpretação curta e incentivadora: o pH subiu cerca de
unidade — tampões não mudam tanto o pH com pequenas adições de base; você já venceu a parte mais chata!