Explique o que ocorre quando se adiciona um ácido a um tampão e o pH não varia muito.

Passo 1

O enunciado pergunta o que acontece quando adicionamos uma certa quantidade de ácido forte a um sistema tampão e por que o pH desse tampão praticamente não se altera. O conteúdo envolvido é equilíbrio ácido‐base em soluções tampão e a fórmula de Henderson–Hasselbalch. Vamos usar a reação de neutralização do ácido adicionado pela base conjugada do tampão e depois a equação de Henderson–Hasselbalch para explicar a pequena variação de pH.

Passo 2

Suponha um tampão formado por um ácido fraco HA e sua base conjugada A^-. A reação de dissociação do ácido fraco fica
HA \rightleftharpoons H^+ + A^-.
Quando adicionamos ácido forte, na forma de H_3O^+, o excesso de íons H_3O^+ é consumido pela base conjugada A^- do tampão, gerando mais HA:
H_3O^+ + A^- \longrightarrow HA + H_2O.

Passo 3

Depois da adição, as concentrações mudam de [HA] e [A^-] para
[HA]_{\text{novo}} = [HA]_{\text{inicial}} + \Delta \quad\text{e}\quad [A^-]_{\text{novo}} = [A^-]_{\text{inicial}} - \Delta,
onde \Delta é a quantidade de mols de H_3O^+ adicionada (assumindo volumes quase constantes).

Passo 4

Para relacionar o pH com essas concentrações usamos a equação de Henderson–Hasselbalch:
\text{pH} = \mathrm{p}K_a + \log\frac{[A^-]}{[HA]}.
Após a adição,
\text{pH}_{\text{novo}} = \mathrm{p}K_a + \log\frac{[A^-]_{\text{inicial}} - \Delta}{[HA]_{\text{inicial}} + \Delta}.
Se \Delta for pequeno comparado a [A^-]_{\text{inicial}} e [HA]_{\text{inicial}}, a razão \tfrac{[A^-]_{\text{novo}}}{[HA]_{\text{novo}}} muda pouco, logo o pH muda muito pouco.

Passo 5

Em outras palavras, o ácido adicionado é neutralizado pela base conjugada do tampão, convertendo A^- em HA. Como as concentrações permanecem quase na mesma razão, o pH se mantém quase constante. Esse fenômeno é chamado de ação tampão, e a capacidade tampão é maior quando [HA] e [A^-] são grandes e próximas.

Resposta

O ácido forte adicionado é consumido pela base conjugada do tampão, formando o ácido fraco; como isso altera pouco a razão [A^-]/[HA], segundo Henderson–Hasselbalch o pH varia muito pouco.

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