Questão 4 - Assinale a alternativa que indica a massa de NaAc que deve ser adicionada a 100 mL de uma solução
de HAc para obter um tampão cujo pH seja 4,0 . (Dado:
; lê-se: 10 elevado a -5 )
◯
◯
◯
◯
(lê-se: 10 elevado a -2)
◯
◯
◯
◯
◯
◯
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações (vou listar tudo claramente):
- Volume da solução de ácido acético (HAc):
. - Concentração inicial de HAc:
. - Constante de acidez do ácido acético:
. - Deseja-se preparar um tampão com pH
adicionando acetato de sódio (NaAc), que fornece o íon acetato .
O que o problema pede: - Determinar a massa de NaAc que deve ser adicionada a
da solução dada para obter pH .
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (explicando cada símbolo):
- A reação de dissociação do ácido acético é
- A constante de acidez
é definida por
onde
é a concentração de íons hidrogênio,
a concentração de acetato e
a concentração do ácido não dissociado.
- Para soluções tampão ácido/aconjugado (ácido fraco + base conjugada) é muito conveniente usar a equação de Henderson–Hasselbalch, obtida a partir da definição de
. A forma prática é
onde
.
- Nessa fórmula,
e podem ser tratadas como as quantidades (moles) na mesma solução divididas pelo mesmo volume — portanto a razão de concentrações é igual à razão de moles:
Passo 3
Calcular
a partir de
. Temos
, então
Usando a propriedade do logaritmo
,
Como
, segue
Passo 4
Aplicar Henderson–Hasselbalch para achar a razão
. A equação é
Isolando a razão,
Substituindo
e
,
Calculando
(aproximação),
Passo 5
Passar da razão de concentrações para moles. A quantidade inicial de ácido (HAc) em moles é
Como
, temos
Passo 6
Relacionar o número de mols de
com a massa de acetato de sódio (NaAc) a ser adicionada. Cada mol de NaAc fornece 1 mol de
, então o número de mols de NaAc necessário é
.
Passo 7
Calcular a massa de NaAc usando sua massa molar. A massa molar aproximada de NaAc (
) é
(isto é,
,
,
,
arredondados para cálculo manual).
Então a massa necessária é
Então a massa necessária é
Fazendo a multiplicação:
Passo 8
Verificação final rápida: o valor calculado
corresponde a uma das alternativas fornecidas, então essa é a escolha correta.