Suponha que você tenha uma solução de 50 mL de
. Qual o pH dessa solução quando.
b. É adicionado 15 mL de
b. É adicionado 15 mL de
Passo 1
O que o problema pede: calcular o
da solução quando são adicionados
de
a
de solução de
.
Dados fornecidos (vou listar tudo claramente):
Dados fornecidos (vou listar tudo claramente):
Nota importante (vou usar um valor padrão necessário para resolver): para o ácido acético
tomo
. Também assumo que
está totalmente dissociado em
e que o HCl fornece
que reage estequiometricamente com
. A resolução começa no próximo passo.
Passo 2
Calcular as quantidade de matéria (moles) iniciais de acetato
. Uso a relação
, onde
é número de mols,
é concentração (mol/L) e
é volume (L).
Passo 3
Calcular os mols de
adicionados, usando a mesma fórmula
:
Passo 4
Escrever a reação relevante e fazer a estequiometria: o próton fornecido pelo HCl reage com o íon acetato formando ácido acético:
Como reação é
, os
de
consumirão
de
, desde que haja
suficiente (temos
, então sobra base). Portanto:
Passo 5
Calcular as concentrações finais de
e
levando em conta a diluição pela mistura (volume total final
):
Passo 6
Explicar a fórmula que vamos usar: como restaram
(base conjugada) e formou-se
(ácido fraco), temos um tampão ácido/acetato. A fórmula prática para pH em tampões é a equação de Henderson–Hasselbalch, que vem da definição da constante de acidez
. Breve derivação didática:
Tomando log decimal e reorganizando, usando
e
, obtemos
Aqui cada símbolo significa:
-
: medida da acidez, ; -
: do ácido fraco (para ácido acético, ); -
e : concentrações molares das espécies conjugadas no equilíbrio (mol/L).
A equação é válida quando existe uma mistura significativa de ácido fraco e sua base conjugada (um tampão), como aqui.
Passo 7
Aplicar Henderson–Hasselbalch com os valores calculados. Primeiro calculo a razão:
Agora a equação:
Avalio o logaritmo base 10 (aproximação numérica):
Portanto
Arredondando de modo razoável para duas casas decimais (comum em pH):
Breve checagem de coerência: como sobraram mais
que
, esperamos
; obtivemos
, faz sentido.
Resposta
b)