Na titulação complexométrica para determinar a dureza da água é necessário tamponar o meio reacional de modo a obter
. Calcule a razão entre as concentrações de amônia e cloreto de amônio para produzir uma soluçăo tampăo com esse pH. Adicionando
de KOH a 1 L desse tampăo contendo 2 mols de amônia qual seria a variação de pH ?
Dado:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) calcular a razão entre as concentrações de amônia e cloreto de amônio necessária para obter um tampão com
; (2) ao adicionar
de KOH a
desse tampão que contém
de amônia, calcular a variação de pH. Dados fornecidos relevantes:
. Vou usar que
e reação ácido-base entre
(ácido conjugado) e
(base).
Passo 2
Precisamos do
da conjugada
. Relação entre constantes:
Substituindo os valores:
Agora calculamos
:
Explicação curta:
é a constante de acidez da espécie
; como nos foi dada a
da base
, usamos
para obter
, e depois
é o log negativo de
.
Passo 3
Usamos a equação de Henderson–Hasselbalch para o par conjugado ácido/base. A forma útil é
onde “base” é
e “ácido” é
. Aqui queremos
, então isolamos a razão:
Passo 4
Substituindo
:
Tomando potência de 10:
Interpretação: para ter
o tampão deve ter aproximadamente
vezes mais
do que
.
Passo 5
Agora a segunda parte: temos
do tampão com
de
. Como o volume é
, as concentrações numéricas em mol/L coincidem com os mols. Usando a razão achada:
Então inicialmente temos aproximadamente
de
e
de
.
Passo 6
Adicionamos
de KOH. O hidróxido forte reage com o cátion
segundo:
Logo cada mol de
consome 1 mol de
e produz 1 mol de
. Aplicando a este caso (todas as quantidades em mol, volume
constante):
Passo 7
Calculamos a nova razão e o novo pH com Henderson–Hasselbalch:
Calculando o logaritmo:
Passo 8
A variação de pH é
Interpretação: o pH sobe cerca de
unidades — uma mudança pequena, mostrando que o tampão resistiu razoavelmente à adição de base.