Um analista precisa preparar um tampão de pH 4,27. Qual o ácido, da lista abaixo, que deve ser utilizado para preparar o tampão onde a relação das concentrações do ácido e da base é 0,3 ?
Ácido Ka
Fórmico (HCOOH^2 C O O 1,78 times 10^-4
Acético (CH3 COOH) 1,75 times 10^-5
Lático (CH3 CHOHCOOH) 1,35 times 10^-4

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos pede para preparar um tampão com pH igual a 4,27. Para isso, precisamos escolher qual ácido usar entre os listados. O tampão deve ter uma relação entre as concentrações do ácido e da base de 0,3. Para resolver isso, vamos usar a teoria dos tampões e a equação de Henderson-Hasselbalch.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é um tampão. Um tampão é uma solução que resiste a mudanças de pH quando adicionamos pequenas quantidades de ácido ou base. Isso é possível graças à presença de um ácido fraco e sua base conjugada na solução.

Passo 3

A equação que vamos usar é a Equação de Henderson-Hasselbalch, que relaciona o pH do tampão com o pKa do ácido e a razão entre as concentrações da base conjugada e do ácido:
pH = pKa + log([base][ácido]) á
No nosso caso, a relação das concentrações do ácido e da base é 0,3, ou seja, [ácido][base] = 0,3á. Podemos reescrever essa fração como [base][ácido] = 10,3 approx 3,333á.

Passo 4

Agora, vamos rearranjar a equação para encontrar o pKa necessário:
pKa = pH - log([base][ácido]) á
Substituindo os valores:
pKa = 4,27 - log(3,333) approx 4,27 - 0,522 = 3,748
Então, precisamos de um ácido com pKa próximo de 3,75.

Passo 5

Vamos calcular o pKa de cada ácido fornecido usando a relação pKa = -log(Ka):
  1. Ácido Fórmico ( HCOOH):
pKa = -log(1,78 times 10^-4) approx 3,75
  1. Ácido Acético ( CH3COOH):
pKa = -log(1,75 times 10^-5) approx 4,76
  1. Ácido Lático ( CH3CHOHCOOH):
pKa = -log(1,35 times 10^-4) approx 3,87

Passo 6

Comparamos os pKa calculados com o valor que precisamos (≈3,75):
  • Ácido Fórmico: 3,75
  • Ácido Acético: 4,76
  • Ácido Lático: 3,87
O ácido que tem o pKa mais próximo de 3,75 é o ácido fórmico.

Resposta

O ácido Fórmico ( HCOOH) deve ser utilizado para preparar o tampão com pH 4,27 e relação de concentrações ácido/base de 0,3.

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