Calcule o pH de uma solução tampão consistindo de 0,50 M de HF e 0,45 M de F-. (a) antes e (b) após a adição de 0,40 g de NaOH para 1,0 L de solução tampão. Suponha que não há variação no volume. ( Ka=6,80 times 10^-4 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:
pH = pKa + log([Base][Ácido]) Á
Aqui, pKa = -log(6,80 times 10^-4) approx 3,17 é o logaritmo negativo de , que para o HF é:

Passo 3

Agora, vamos usar as concentrações fornecidas: pH = 3,17 + log(0,450,50) e 0,450,50 = 0,9 . Substituindo na equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = 3,17 - 0,045 = 3,125
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:
Massa molar do NaOH = 40, g/mol
Mols de NaOH = 0,40, g40, g/mol = 0,01, mol
O NaOH vai reagir com o HF na solução tampão, convertendo HF em F⁻. Então, vamos ajustar as concentrações:
  • Mols de HF antes: [HF] = 0,49, mol1, L = 0,49, M
  • Mols de F⁻ antes: [F^-] = 0,46, mol1, L = 0,46, M
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:
pH = 3,17 + log(0,460,49)
Calculando a razão:
0,460,49 approx 0,9388
E o logaritmo de 0,9388 é aproximadamente -0,026:
pH = 3,17 - 0,026 = 3,144

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.

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