Calcule o pH de uma solução tampão consistindo de
de HF e
de F-. (a) antes e (b) após a adição de
de NaOH para 1,0 L de solução tampão. Suponha que não há variação no volume. (
para o HF).
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular o pH de uma solução tampão que tem ácido fluorídrico (HF) e o seu íon conjugado, o fluoridrato (F⁻). A gente vai precisar usar a equação de Henderson-Hasselbalch, que ajuda a encontrar o pH de soluções tampão. Também vamos precisar entender como a adição de uma base forte, como o NaOH, afeta essa solução.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o pH antes de adicionar o NaOH. A equação de Henderson-Hasselbalch é:
Aqui,
é o logaritmo negativo de
, que para o HF é:
Passo 3
Agora, vamos usar as concentrações fornecidas:
e
. Substituindo na equação de Henderson-Hasselbalch:
Calculando a razão:
E o logaritmo de 0,9 é aproximadamente -0,045:
Passo 4
Agora, vamos para a parte (b), que envolve a adição de 0,40 g de NaOH à solução tampão. Primeiro, vamos calcular quantos mols de NaOH estamos adicionando:
O NaOH vai reagir com o HF na solução tampão, convertendo HF em F⁻. Então, vamos ajustar as concentrações:
- Mols de HF antes:
- Mols de F⁻ antes:
Após a adição de NaOH:
- Mols de HF diminuem em 0,01:
- Mols de F⁻ aumentam em 0,01:
As novas concentrações são:
Passo 5
Com as novas concentrações, usamos novamente a equação de Henderson-Hasselbalch para encontrar o novo pH:
Calculando a razão:
E o logaritmo de 0,9388 é aproximadamente -0,026:
Resposta
(a) O pH da solução tampão antes da adição de NaOH é aproximadamente 3,13.
(b) Após a adição de 0,40 g de NaOH, o pH da solução tampão passa a ser aproximadamente 3,14.