A capacidade de um tampão é a sua habilidade de resistir à variação de pH e expressa quanto de ácido ou base pode ser adicionado a uma solução antes de se produzir uma
significativa variação no pH . Para um dado sistema tamponado para um certo pH , o que determina sua capacidade de tamponamento?
significativa variação no pH . Para um dado sistema tamponado para um certo pH , o que determina sua capacidade de tamponamento?
Passo 1
Tranquilo, aqui o enunciado pergunta: “Para um sistema tampão num certo pH, o que determina sua capacidade de tamponamento?” Isso cai em Química Analítica/Equilíbrio ácido‐base. Para resolver, a gente vai precisar saber (1) o que é formalmente a capacidade de tampão (β), (2) como ela se expressa em função das concentrações de ácido fraco e base conjugada, e (3) analisar essa expressão pra ver quais fatores aumentam ou diminuem β.
Passo 2
Antes de mais nada, o que é capacidade de tampão? É a habilidade de um tampão de resistir a variações de pH quando você adiciona ácido ou base. Matematicamente, define‐se como
Ou seja, diz quanto de forte (mol de H₃O⁺ ou OH⁻) você precisa pra mudar uma unidade de pH. Quanto maior β, mais “forte” é o tampão contra alterações.
Passo 3
Agora, vamos achar β num tampão de ácido fraco HA e sua base A⁻. Começamos da equação de Henderson–Hasselbalch:
Também temos a concentração total do tampão
. Queremos
. Sem entrar em cálculo infinitesimal demais, o resultado padrão é:
Aqui
vem da conversão ln→log, e
está ligado ao pH pela relação
.
Passo 4
Vamos analisar essa fórmula:
-
(concentração total do tampão) aparece multiplicando tudo: quanto maior , maior β. Ou seja, tampões mais concentrados resistem melhor. - O fator
depende de quão perto o pH está do pKₐ. Se você fizer (isto é, pH = pKₐ), esse fator atinge o valor máximo . Então o tampão trabalha melhor quando pH ≃ pKₐ.
Resposta
A capacidade de tamponamento é determinada principalmente por duas coisas:
- A concentração total dos componentes do tampão (
); - O quão próximo está o pH do sistema ao pKₐ do ácido fraco (máximo em pH = pKₐ).