Questão 2. Acerca de titulação ácido-base responda as questões a seguir:
( 1,0 ponto) Calcule o valor de pH de
de uma solução de um ácido fraco HA 0,10 mol/L (
) após adicionar 25,0 mL de uma solução de
.
( 1,0 ponto) Calcule o valor de pH de
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (sem resolver ainda):
- Volume da solução de ácido fraco HA:
. - Concentração do ácido HA:
. - Valor de
do ácido: . - Volume da solução de
adicionada: . - Concentração da solução de
: . - Reação relevante:
O que se pede: calcular o valor do
da mistura após a adição de
de
.
Passo 2
Calcular as quantidades de matéria (mols) iniciais de ácido e de
adicionados.
- Mols de HA iniciais:
Converter volume para litros:
. Então
- Mols de
adicionados (vindos de , que é forte e 100% dissociado):
Converter volume:
. Então
Passo 3
Fazer a estequiometria da reação ácido forte-base forte (neutralização) e calcular moles após reação.
Reação:
- Começamos com
e . - Como a reação consome 1 mol de
por mol de HA, o é limitante? Comparando, , então sobra HA após a reação e todo o é consumido. - Mols finais:
(ou seja, formou-se
de
.)
Portanto a mistura após a adição contém
de HA e
de A^- — é uma solução tampão onde os mols de ácido e base conjugada são iguais.
Passo 4
Explicar a fórmula que será usada: equação de Henderson–Hasselbalch (e sua origem).
- Constante de dissociação ácida
é definida como
- Isolando
:
- Tomando logaritmo decimal negativo de ambos os lados e lembrando que
e , obtemos a forma de Henderson–Hasselbalch:
- Nesta fórmula:
-
é o que queremos calcular; -
é dado ( ); -
é a concentração da base conjugada na mistura final; -
é a concentração do ácido na mistura final.
-
Observação prática: se os mols de
e de
são iguais, então a razão
e
, então
. Não é necessário conhecer o valor absoluto das concentrações, apenas a razão — desde que ambos sejam diluídos pelo mesmo volume final.
Passo 5
Calcular as concentrações (opcional para verificação) e aplicar Henderson–Hasselbalch.
- Volume total final:
- Concentrações finais:
- Razão:
- Aplicando Henderson–Hasselbalch:
Interpretação curta e amiga: como a base forte consumiu exatamente metade dos mols de HA iniciais, sobrou a mesma quantidade de ácido e conjugada; isso gera um tampão com razão 1 e, por isso, o pH fica igual ao
. Bom sinal — quando em prova, reconhecer que “mols iguais → pH = pKa” economiza tempo.