Determine a massa de sal sólido necessária para ser adicionado ao volume do ácido fraco para produzir o tampão de pH indicado. Considere que o volume da solução não se altera com a adição de sólido.
Add CsClO a
de
de
para produzir tampão com
.
Add CsClO a
Passo 1
O enunciado pede que eu determine a massa de sal sólido a ser adicionada para formar um tampão com pH
. As informações fornecidas são:
Pressupostos do enunciado: o volume da solução não muda com a adição do sólido e a massa molar do sal será usada para converter moles em gramas. O que é pedido: massa de
(em gramas) necessária para obter o tampão com pH
.
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar (explicação didática).
Um tampão ácido consiste de um ácido fraco e sua base conjugada
. A relação entre o pH do tampão, a constante de dissociação ácida
e as concentrações de
e
é dada pela equação de Henderson–Hasselbalch, que vem de:
Um tampão ácido consiste de um ácido fraco
Tomando logaritmo e rearranjando, obtém-se:
Explicando variáveis:
-
é o logaritmo negativo da concentração de . -
. -
e são as concentrações de base conjugada e ácido fraco no equilíbrio (mesmo volume, então podemos usar moles relativos).
No preparo de tampões é comum trabalhar com moles: como o volume não muda, a razão
é igual à razão
, onde
são os números de mols em solução.
Passo 3
Calcular
a partir de
.
Calculemos:
Passo 4
Aplicar Henderson–Hasselbalch para encontrar a razão necessária
.
Ou seja, precisamos que haja cerca de
vezes mais mols de
do que de
no equilíbrio.
Passo 5
Calcular os mols iniciais de
presentes.
Passo 6
Determinar os mols de
que precisamos ter na solução. Na prática, ao preparar tampão adicionamos o sal que fornece diretamente
; portanto, como aproximação válida, tomamos que os mols de
necessários são:
Calculando:
Justificativa da aproximação (didática e tranquila): tecnicamente o próprio
dissocia parcialmente e já fornece alguma
antes de adicionar o sal. Podemos estimar essa dissociação inicial para checar se é desprezível frente ao que vamos adicionar. A dissociação inicial aproximada (sem sal) é
. Em moles, isso dá cerca de
de
, que é muito pequeno comparado aos
que precisamos — aproximadamente
. Portanto a aproximação (considerar que quase todo
vem do sal que adicionamos) é adequada e simplifica bastante os cálculos para a prova.
Passo 7
Calcular a massa de
correspondente aos mols calculados.
Massa molar aproximada (somando massas atômicas): .
Massa molar aproximada (somando massas atômicas):