Quais dos seguintes pares ácidos-base conjugados escolheria para tamponar uma solução em:
\mathrm{pH}=12,0
Ácido fraco Base conjugada Ka do ácido (pKa)
Ácido ftálico \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4}(\mathrm{CO}_{2} \mathrm{H})_{2} Íon hidrogenoftalato \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4}(\mathrm{CO}_{2} \mathrm{H})(\mathrm{CO}_{2})^{-}} 1,3 \times 10^{-3}(2,89)
Ácido acético \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CO}_{2} \mathrm{H} Íon acetato \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CO}_{2}{ }^{-} 1,8 \times 10^{-5}(4,74)
Íon di-hidrogenofosfato \mathrm{H}_{2} \mathrm{PO}_{4}{ }^{-} Íon hidrogenofosfato \mathrm{HPO}_{4}{ }^{2-} 6,2 \times 10^{-8}(7,21)
Íon hidrogenofosfato \mathrm{HPO}_{4}{ }^{2-} Íon fosfato \mathrm{PO}_{4}{ }^{3-} 3,6 \times 10^{-13}(12,44)

Passo 1

O enunciado pede escolher um par ácido fraco–base conjugada capaz de manter o pH em 12,0. Vamos usar o conceito de tampão e a equação de Henderson–Hasselbalch para verificar qual par tem o \mathrm{p}K_a mais próximo de 12,0.

Passo 2

A equação de Henderson–Hasselbalch para um tampão ácido fraco HA/base conjugada A^- é
\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_a + \log\frac{[A^-]}{[HA]}\,.
Um tampão funciona bem quando o pH está num intervalo de aproximadamente \mathrm{p}K_a \pm 1.

Passo 3

Listando os \mathrm{p}K_a dados e calculando a diferença absoluta em relação a 12,0:
– Ácido ftálico: \mathrm{p}K_a=2,89, |12,0-2,89|=9,11
– Ácido acético: \mathrm{p}K_a=4,74, |12,0-4,74|=7,26
\mathrm{H_2PO_4^-}/\mathrm{HPO_4^{2-}}: \mathrm{p}K_a=7,21, |12,0-7,21|=4,79
\mathrm{HPO_4^{2-}}/\mathrm{PO_4^{3-}}: \mathrm{p}K_a=12,44, |12,0-12,44|=0,44
Só o par com \mathrm{p}K_a=12,44 cai dentro de 12,0\pm1.

Passo 4

Portanto, o par ácido–base conjugada adequado para tamponar em pH 12,0 é
\mathrm{HPO_4^{2-}} (ácido) e \mathrm{PO_4^{3-}} (base).

Resposta

Íon hidrogenofosfato \mathrm{HPO_4^{2-}} / Íon fosfato \mathrm{PO_4^{3-}}.

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