Suponha que você tenha 100 mL de uma solução de
qual o pH dessa solução se:
b. For adicionado 20 mL de
b. For adicionado 20 mL de
Passo 1
O enunciado pede o pH de uma solução após adicionar hidróxido de sódio a uma solução de ácido acético. Dados fornecidos:
- Volume inicial de ácido acético:
. - Concentração inicial de ácido acético:
. - Volume de
adicionado: . - Concentração de
: .
A pergunta específica é: qual o pH da solução após a adição de
de
à solução de ácido acético?
Passo 2
Vamos calcular quantos mols de ácido e de hidróxido há inicialmente (usar a fórmula
, onde
é o número de mols,
a concentração e
o volume em litros).
-
Converter volumes para litros:
-
Mols de ácido acético (
): -
Mols de
adicionados (da solução de ):
Passo 3
Escrevemos a reação de neutralização e aplicamos estequiometria:
Cada mol de
consome 1 mol de
e forma 1 mol de
.
-
Mols de
após reação: -
Mols de
formados (assumimos que inicialmente não havia ):
Como
, resta ácido não neutralizado e a mistura resultante é um tampão ácido/ácido conjugado.
Passo 4
Calculamos as concentrações finais dividindo os mols pelo volume total da mistura.
-
Volume total:
-
Concentração de
após mistura: -
Concentração de
após mistura:
Passo 5
Explico o conceito e a fórmula que vamos usar (Henderson–Hasselbalch). Para um ácido fraco
com sua base conjugada
, a constante de dissociação ácida é
onde
é a constante de acidez (medida da força do ácido),
é a concentração de íons hidrogênio,
e
são as concentrações de base conjugada e ácido, respectivamente.
Rearranjando para
:
Tomando logaritmo negativo e lembrando que
e
, obtemos a equação de Henderson–Hasselbalch:
Aqui:
-
é o que queremos; -
é o negativo do logaritmo da constante de acidez do ácido (para ácido acético, usaremos ); -
e são as concentrações após mistura (que calculamos no Passo 4).
Observação: usei
porque é o valor tabulado para o ácido acético (caso o enunciado não tenha dado
, este é o valor padrão usado em exercícios).
Passo 6
Aplicamos a fórmula.
-
Primeiro calculamos
: -
Calculamos a razão
: -
Logaritmo dessa razão:
-
Agora a pH via Henderson–Hasselbalch:
Arredondando razoavelmente (duas casas decimais, comum em pH):