O ácido lático (HLAC; M.M. 90,0 g mol^-1 ; pKa 3,79 ) presente no fígado, rins, líquido amniótico e em outros fluídos corporais, é liberado no sangue e músculos após atividades físicas vigorosas. Para conduzir a determinação do teor de ácido lático em uma amostra, um analista solubilizou 0,900 g de um padrão de HLAC em um volume final de 100,0 mL, visando obter um padrão analítico. Pede-se:
a) Qual o valor de pH da solução formada?
b) Supondo que junto com o HLAC, foi dissolvido 0,01 mol de lactato de sódio (NaLAC), qual seria o pH obtido?
c) Supondo que na solução do item b, foi adicionado 0,001 mol de HCl . Qual o valor de pH esperado?
d) Supondo que na solução do item b, foi adicionado 0,001 mol de NaOH . Qual o valor de pH esperado?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que estamos lidando aqui! Temos um exercício sobre o ácido lático (HLAC) presente no corpo humano, e precisamos determinar o pH de diferentes soluções preparadas com esse ácido e outros componentes. Vamos usar conceitos de química ácido-base, como pKa e cálculos de pH, além de entender como sais como o lactato de sódio e reagentes como HCl e NaOH afetam o pH da solução.

Passo 2

Parte a) Qual o valor de pH da solução formada?
Primeiro, vamos calcular o pH da solução original de ácido lático solubilizado.
  1. Determinar a concentração molar do ácido lático (HLAC):
    • Massa do HLAC = 0,900 g
    • Massa molar (M.M.) = 90,0 g/mol
    • Volume da solução = 100,0 mL = 0,100 L
    Mo<=s de HLAC = 0,900, g90,0, g/mol = 0,010, mol
    Concentração = 0,010, mol0,100, L = 0,100, M çã
  2. Usar a equação do ácido fraco para calcular o pH:
    O ácido lático é um ácido fraco, então usamos a expressão de ionização:
    HLAC rightarrow H^+ + LAC^-
    A constante de dissociação ácida ( Ka = 10^-pKa = 10^-3,79 approx 1,62 times 10^-4 ) pode ser encontrada usando Ka = [H^+][LAC^-][HLAC] :
    Ka = x^20,100 - x approx x^20,100
    Para um ácido fraco:
    x^2 = Ka times 0,100 = 1,62 times 10^-4 times 0,100 = 1,62 times 10^-5
    Assumindo x = raiz1,62 times 10^-5 approx 4,02 times 10^-3, M a concentração de pH = -log[H^+] = -log(4,02 times 10^-3) approx 2,40 formada:
  3. Calcular o pH:

Passo 3

Parte b) Supondo que junto com o HLAC, foi dissolvido [HLAC] = 0,010, mol0,100, L = 0,100, M de lactato de sódio (NaLAC), qual seria o pH obtido?
Aqui, temos um sistema tampão formado pelo ácido fraco (HLAC) e sua base conjugada (LAC⁻) proveniente do lactato de sódio.
  1. Determinar as concentrações após a adição do lactato de sódio:
    • Moles de HLAC = 0,010 mol
    • Moles de NaLAC = 0,01 mol → LAC⁻ = 0,01 mol
    • Volume total = 0,100 L
    [LAC^-] = 0,01, mol0,100, L = 0,100, M
    pH = pKa + log([Base][Ácido])
  2. Usar a equação de Henderson-Hasselbalch para sistemas tampão:
    pH = 3,79 + log(0,1000,100) = 3,79 + 0 = 3,79 Á

Passo 4

Parte c) Supondo que na solução do item b, foi adicionado HCl + LAC^- HLAC + Cl^- de HCl. Qual o valor de pH esperado?
Adicionar HCl, um ácido forte, vai reagir com a base conjugada (LAC⁻) do tampão.
  1. Determinar a nova quantidade de ácido e base:
    • HCl reage completamente com LAC⁻:
      pH = 3,79 + log(0,0090,011) = 3,79 + log(0,818) approx 3,79 - 0,087 = 3,70
    • Moles antes da adição:
      • HLAC = 0,010 mol
      • LAC⁻ = 0,01 mol
    • Moles de HCl adicionados = 0,001 mol
    • Após reação:
      • HLAC = 0,010 mol + 0,001 mol = 0,011 mol
      • LAC⁻ = 0,010 mol - 0,001 mol = 0,009 mol
  2. Usar novamente a equação de Henderson-Hasselbalch:

Passo 5

Parte d) Supondo que na solução do item b, foi adicionado NaOH + HLAC LAC^- + H2O de NaOH. Qual o valor de pH esperado?
Adicionar NaOH, uma base forte, vai reagir com o ácido fraco (HLAC) do tampão.
  1. Determinar a nova quantidade de ácido e base:
    • NaOH reage completamente com HLAC:
      pH = 3,79 + log(0,0110,009) = 3,79 + log(1,222) approx 3,79 + 0,087 = 3,88
    • Moles antes da adição:
      • HLAC = 0,010 mol
      • LAC⁻ = 0,01 mol
    • Moles de NaOH adicionados = 0,001 mol
    • Após reação:
      • HLAC = 0,010 mol - 0,001 mol = 0,009 mol
      • LAC⁻ = 0,010 mol + 0,001 mol = 0,011 mol
  2. Usar novamente a equação de Henderson-Hasselbalch:

Resposta

a) O pH da solução formada é aproximadamente 2,40.
b) O pH da solução com lactato de sódio adicionado é 3,79.
c) Após adicionar HCl, o pH esperado é 3,70.
d) Após adicionar NaOH, o pH esperado é 3,88.

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