1. Um tampão de cloreto de amônio ( Ka=5,8 times 10^-10 ) e amônia, de pH=10, possui uma concentração total do sal e da base igual a 0,30 mol / L. Qual a concentração individual de cada componente? (Resp.: NH3=0,256 mol / L ; NH4 ^+=0,044 mol / L)
  2. Qual massa de formiato de sódio precisa ser adicionada a 400,0 mL de ácido fórmico 1,00 mol L^-1 para produzir uma solução tampão que tenha um pH de 3,50 ? Dado: Ka=1,75 times 10^-5

Passo 1

O primeiro exercício é um tampão formado por amônia e seu ácido conjugado NH4^+ (sendo Ka=5,8times10^-10), com pH igual a 10 e concentração total [NH3]+[NH4^+]=0,30,mol, L^-1. Vamos usar a equação de Henderson–Hasselbalch para relacionar pH, pK_{a} e razão [base]/[ácido]á.

Passo 2

Calculamos primeiro
pKa = -logl(5,8times10^-10r)approx9,24
Pela Henderson–Hasselbalch,
pH = pKa + log[NH3][NH4^+],
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log[NH3][NH4^+] = 10 - 9,24 = 0,76 Longrightarrow [NH3][NH4^+] = 10^0,76approx5,8
Chamando x=[NH4^+], tem-se [NH3]=0,30-x e
0,30 - xx = 5,8 ;Longrightarrow; 0,30 - x = 5,8,x ;Longrightarrow; x = 0,30/6,8 approx0,044rm;mol/L
Assim [NH4^+]approx0,044,mol, L^-1 e [NH3]=0,30-0,044=0,256,mol, L^-1.

Passo 3

O segundo exercício pede a massa de formiato de sódio necessária para tamponar 400,0 mL de solução de ácido fórmico 1,00,mol, L^-1 até pH 3,50, sabendo que Ka=1,75times10^-5. Novamente usamos Henderson–Hasselbalch e depois convertemos moles de formiato em massa.

Passo 4

Calculamos
pKa = -logl(1,75times10^-5r)approx4,76
Pela equação
3,50 = 4,76 + lognA^-nHA,
once nHA=0,400,mol (pois 0,400, Ltimes1,00,mol/L). Logo
lognA^-0,400 = 3,50 - 4,76 = -1,26 Longrightarrow nA^-0,400 = 10^-1,26approx0,055
nA^- = 0,400times0,055 approx0,022rm;mol
A massa molar do formiato de sódio ( HCOO^-Na^+) é cerca de 68,0 g,mol ^-1, então a massa requerida é
m = 0,022;moltimes68,0;g/molapprox1,50; g

Resposta

NH3 = 0,256,mol, L^-1; NH4^+ = 0,044,mol, L^-1
Massa de formiato de sódio =1,50 g

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