Qual é o pH de uma solução tampão composta por
de ácido acético
e
de acetato de sódio
, dado que o pKa do ácido acético é 4,76?
◯ 5,06
◯ 4,76
◯ 4,46
◯ 7,36
◯ 5,36
◯ 5,06
◯ 4,76
◯ 4,46
◯ 7,36
◯ 5,36
Passo 1
O enunciado pede o valor do
de uma solução tampão e fornece os seguintes dados:
- concentração do ácido acético:
; - concentração do acetato de sódio (base conjugada):
; -
do ácido acético: .
A pergunta é: qual o
dessa solução tampão? (Há várias alternativas; vamos calcular o valor correto.)
Passo 2
Vou lembrar e derivar a fórmula que permite calcular o
de um tampão ácido/base conjugada.
A reação de dissociação do ácido acético é
A constante de acidez
é definida por
onde:
-
é a concentração de íons hidrogênio, -
é a concentração da base conjugada (acetato), -
é a concentração do ácido não dissociado (ácido acético).
Tomando logaritmo negativo (definindo
e
) e manipulando, obtém-se a equação de Henderson–Hasselbalch:
Explicando os termos:
-
é o que queremos; -
é dado (4,76); -
e são as concentrações das duas espécies presentes no tampão.
Observação prática: essa fórmula usa as concentrações das espécies no equilíbrio; em tampões comuns, se as concentrações iniciais de ácido e do sal são relativamente grandes e o ácido é fraco, pode-se usar as concentrações iniciais como aproximação (isto é,
concentração do sal dissolvido e
concentração inicial do ácido), porque a variação causada pela dissociação do ácido é muito pequena.
Passo 3
Aplicando a equação de Henderson–Hasselbalch com os dados fornecidos:
Calcular a razão
Calcular o logaritmo decimal de
. Sabendo que
, tem-se
Agora aplicar a fórmula:
Arredondando com duas casas decimais,
.
Passo 4
Verificação rápida via resolução do equilíbrio (checar consistência da aproximação):
Calcular
a partir de
:
Sejam as variações no equilíbrio: suponha que
, então
e
. A expressão exata é
Como
é pequeno,
será muito pequeno e podemos aproximar
e
. Assim
Portanto
o que confirma o valor obtido pela fórmula de Henderson–Hasselbalch. A aproximação foi válida porque
é muito pequeno frente a
e
.