A Tabela 1 mostra os valores de mobilidade efetiva para os ácidos benzóico e glucônico em diferentes pHs. Com esses dados responda:
Da relação de tampões dada, qual deles poderia ser como eletrólito de corrida para analisar esses dois ácidos sem afetar o grau de ionização dos mesmos? Justifique sucintamente sua escolha.
Tabela 1: Resultados de mobilidade efetiva em função do pH para os ácidos benzóico e ácido glucônico
Mobilidade efetiva/ 10^-5(cm^2 V^-1 cdot s^-1)
pH Ácido benzóico Ácido glucônico
3 -1.980 -4.864
4 -12.940 -18.640
5 -28.975 -26.006
6 -33.072 -27.075

Tampões:

-H3 PO4 / H2 PO4 ^- Ka=7,94 times 10^-3;
-CH3 COOH / CH3 COO^- Ka=1,75 times 10^-5;
-C6 H5 COOH / C6 H5 COO^- Ka=6,24 times 10^-5;
-H2 PO^- / HPO4 ^2- Ka=6,12 times 10^-8;
-HCO3 ^- / CO3 ^2- Ka=5 , 6 1 times 10^-11;
  • Trietilamina- HCl / trietilamina Ka=1,00 times 10^-11.

Passo 1

Beleza, o exercício mostra a mobilidade efetiva de dois ácidos (benzóico e glucônico) em função do pH e pede que a gente escolha um tampão de corrida (background electrolyte) que não altere o grau de ionização desses ácidos.
Conteúdo: grau de ionização, pKa, tampões e região de atuação (Henderson–Hasselbalch).
O que vamos precisar:
  • Saber os pKa dos ácidos-alvo (aprox. pKa(ác. benzóico)=4,20 e pKa(ác. glucônico)=3,86).
  • Entender que um tampão “não afeta” o grau de ionização quando seu pH está pelo menos 1 unidade acima ou abaixo do pKa do analito (→ ionização quase 0% ou ~100%).
  • Ver as faixas de atuação dos tampões dados (pKa ± 1).

Passo 2

Primeiro, a teoria básica de tampões:
Usamos a equação de Henderson–Hasselbalch:
pH = pKa + log!l([A^-][HA]r)
Um tampão é eficiente em cerca de pK_a ± 1. Fora dessa janela, o tampão perde capacidade de manter o pH.

Passo 3

Para não mexer no grau de ionização dos ácidos, queremos que o pH do sistema deixe ambos quase totalmente deprotonados (ou totalmente protonados, mas no caso de análise eletroforética a gente quer a forma carregada).
  • Ácido glucônico (pK_a≈3,86): para ficar > 90% deprotonado, pH > pK_a + 1 ≈ 4,86
  • Ácido benzóico (pK_a≈4,20): para ficar > 90% deprotonado, pH > pK_a + 1 ≈ 5,20
Logo, o pH ideal de corrida deve ser algo em torno de 5,2 ou mais, para garantir que ambos estejam praticamente todos na forma A⁻.

Passo 4

Agora, vê os tampões e seus pK_a:
  • H₃PO₄/H₂PO₄⁻: pK_a1≈2,15 (faixa ~1,15–3,15)
  • CH₃COOH/CH₃COO⁻: pK_a≈4,76 (faixa ~3,76–5,76)
  • C₆H₅COOH/C₆H₅COO⁻: pK_a≈4,20 (faixa ~3,20–5,20)
  • H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻: pK_a≈7,21 (faixa ~6,21–8,21)
  • HCO₃⁻/CO₃²⁻: pK_a≈10,33 (faixa ~9,33–11,33)
  • Trietilamina·HCl/Trietilamina: pK_a≈10,0 (faixa ~9,0–11,0)
A gente quer pH ≳ 5,2 e tampão eficaz nessa região.
  • O tampão de benzoato (pK_a≈4,20) até alcança a faixa alta em 5,20, mas fica no limite exato e mistura ácido e base do mesmo analito (não é desejável usar o próprio analito como tampão).
  • O tampão de acetato (pK_a≈4,76) cobre 3,76–5,76, incluindo facilmente pH≈5,2 a 5,5.
Portanto, o tampão acetato é o mais indicado: você escolhe pH≈5,2–5,5 e aí ambos os ácidos ficam quase 100% deprotonados, mantendo o grau de ionização estável.

Resposta

O tampão CH₃COOH/CH₃COO⁻ (pK_a=4,76) pode ser usado, pois sua faixa eficaz (∼3,8–5,8) inclui um pH (>5,2) em que tanto o ácido benzóico quanto o ácido glucônico estão praticamente 100% deprotonados, sem alterar o grau de ionização deles.

Exercícios relacionados