Explique:
a. O que é uma solução tampão?
b. O que determina em que faixa de pH o tampão irá funcionar melhor?

Passo 1

O enunciado quer que a gente entenda dois pontos de química de solução aquosa:
1. O que é uma solução tampão (conteúdo: ácido/base conjugados e resistência a variação de pH).
2. O que define a faixa de pH em que esse tampão funciona melhor (conteúdo: equação de Henderson–Hasselbalch e relação de concentrações).

Passo 2

Para responder “o que é uma solução tampão” precisamos saber que, em água, ácidos e bases conjugados atuam neutralizando adicionais de íons H^+ ou O H^-. Então, solução tampão é aquela que contém um par ácido fraco/base conjugada (ou base fraca/ácido conjugado) em concentrações comparáveis. Quando você adiciona um pouco de ácido ( H^+), a base conjugada o consome; quando adiciona um pouco de base (O H^-), o ácido fraco doa H^+ para neutralizar. Esse mecanismo faz o pH variar muito pouco.

Passo 3

Para entender em que faixa de pH o tampão vai “segurar” melhor, usamos a equação de Henderson–Hasselbalch:
pH = pKa + log [A^-][HA]
Aqui, pKa é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida do par em questão, [A^-] é a concentração da base conjugada e [HA] a do ácido fraco. Quando [A^-]approx[HA], o termo log ··· \approx 0) e pHapproxpKa. Para que o tampão ainda seja eficaz, o rácio pode variar entre 0,1 e 10, o que dá:
pKa - 1 ;<=sssim;pH;<=sssim;pKa + 1
Dentro desse intervalo de aproximadamente pm1 unidade de pH em torno de pKa, o tampão melhor resiste a mudanças de pH.

Resposta

a. Uma solução tampão é uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada (ou de uma base fraca e seu ácido conjugado) em concentrações comparáveis, capaz de neutralizar pequenas adições de H^+ ou O H^- e, assim, manter o pH quase constante.
b. A faixa de pH em que o tampão funciona melhor é determinada pelo valor de pKa do par ácido/base e pelo rácio das concentrações [A^-] e [HA]. De modo prático, ele é eficaz tipicamente em
pKa - 1 ;<=sssim;pH;<=sssim;pKa + 1

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