Apresentado os 5 sistemas abaixo, escolha qual sistema será melhor para obtermos 3 soluções tampão com
, outro que tenha
e outro que tenha
. Qual será a relação das concentrações de base e ácido para as soluções tampão acima?
Passo 1
E aí! Vamos resolver esse exercício sobre soluções tampão. A gente precisa escolher um sistema tampão que nos dê três pH diferentes: 6,5, 4,7 e 3,6. O sistema que temos é o IV, que é uma mistura de ácido fórmico (
) e formiato de sódio (
) com uma constante de acidez (
) igual a
. Para resolver isso, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch, que nos ajuda a relacionar o pH, o pKa e a razão das concentrações da base e do ácido na solução tampão.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar o valor de
usando a constante de acidez fornecida. A
é calculada como o logaritmo negativo da
:
Passo 3
Agora, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch, que diz:
Aqui,
é a concentração da base (formiato de sódio) e
é a concentração do ácido (ácido fórmico). Queremos encontrar a razão
para cada pH desejado.
Passo 4
Vamos resolver a equação para
:
Vamos calcular isso para cada pH.
Passo 5
Para pH = 6,5:
Isso significa que precisamos de uma relação de aproximadamente 575 partes de base para 1 parte de ácido.
Passo 6
Para pH = 4,7:
Aqui, a relação é de cerca de 9 partes de base para 1 parte de ácido.
Passo 7
Para pH = 3,6:
Isso quer dizer que precisamos de aproximadamente 0,72 partes de base para 1 parte de ácido, ou seja, mais ácido que base.
Passo 8
É importante notar que para uma solução tampão ser eficaz, o pH desejado deve estar entre
e
. Nosso
é 3,74, então os pH 3,6 e 4,7 estão dentro dessa faixa, garantindo uma boa capacidade tampão. O pH 6,5 está fora dessa faixa, o que significa que a solução tampão não será tão eficaz para esse valor.
Resposta
As relações das concentrações de base (
) e ácido (
) para as soluções tampão são:
- pH = 6,5:
- pH = 4,7:
- pH = 3,6: