Qual dos dois compostos a seguir você misturaria para preparar um tampão
:
a)
;
b)
;
c)
;
d)
?
pKa1=2,148; pKa2=7,198; pKa3=12,375.
a)
b)
c)
d)
pKa1=2,148; pKa2=7,198; pKa3=12,375.
Passo 1
O enunciado nos dá quatro compostos com suas massas molares e três constantes de dissociação (pKa). Os dados relevantes são:
- Compostos e massas molares:
- a)
, . - b)
, . - c)
, . - d)
, .
- a)
- Constantes de dissociação:
-
- O que o enunciado pede: escolher quais dois compostos misturar para preparar um tampão de
.
Passo 2
Conceito-chave (explicado passo a passo e sem pressa).
- Um tampão eficiente é formado por um par ácido fraco / base conjugada cujos valores de
e sejam próximos. Isso porque a capacidade tampão é máxima quando . - A equação que relaciona
, e as concentrações relativas do par ácido/base é a equação de Henderson–Hasselbalch:
- Aqui
é a concentração da espécie que aceitou um próton (por exemplo ) e é a concentração da espécie que pode doar esse próton (por exemplo ). - Para escolher o par, procure o
mais próximo do desejado. Neste problema o é e os dados são . O que está mais perto de é .
Passo 3
Identificação do par ácido/base relacionado a
.
-
corresponde ao equilíbrio
- Portanto o par ácido/base conjugada é
. - Agora ligar isso aos sais fornecidos:
-
(opção b) fornece em solução (é o sal do ácido mono-sódico). -
(opção c) fornece em solução (é o sal di-sódico).
-
- As outras opções não formam diretamente esse par:
-
(a) é o ácido totalmente protonado (não é o ácido conjugado imediato de ). -
(d) fornece (forma ainda mais básica), relacionada ao , longe do desejado.
-
Passo 4
Calcular a razão necessária entre base conjugada e ácido usando Henderson–Hasselbalch.
- Partindo da equação:
isola-se a razão:
- Substituindo os valores numéricos:
- Interpretação: para obter
é necessário ter aproximadamente vezes mais a base conjugada do que o ácido .
Passo 5
Concluir quais compostos misturar e por quê (passo-a-passo prático).
- Como
fornece (o ácido da dupla) e fornece (a base conjugada), esses são os dois sais que devem ser misturados para preparar o tampão de . - A razão molar entre
e que se deve usar é aproximadamente (mais do que ).
Passo 6
Como transformar essa razão em massas (exemplo prático, para saber o que pesar numa prova ou laboratório).
- Método geral: escolha um número conveniente de mols de um dos componentes (por exemplo
mol de ácido) e calcule os mols do outro usando a razão. - Exemplo rápido (escolhendo
mol de ): - Mols de
necessários mol. - Massas correspondentes usando as massas molares dadas:
- massa de
. - massa de
.
- massa de
- Mols de
- Observação prática: esses números são só um exemplo; na prática escolhe-se uma concentração total alvo (por ex.
em fosfato) e escala-se as quantidades para o volume de solução desejado. O procedimento matemático é o mesmo.
Resposta
b) e c)