Considere dois béqueres, contendo no primeiro 1 L de água e no segundo uma solução tampão formada por ácido acético
e acetato de sódio
. Calcule o pH inicial e final em cada um dos béqueres se em cada um deles for adicionado
. Comente os valores encontrados.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos dois béqueres:
- Béquer 1: Contém 1 litro de água pura.
- Béquer 2: Contém 1 litro de uma solução tampão feita com ácido acético (0,10 mol/L) e acetato de sódio (0,10 mol/L).
A gente precisa calcular o pH inicial e o pH final de cada béquer depois de adicionarmos 1,0 × 10⁻³ mol/L de HCl em cada um. Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de química, como:
- pH: Uma medida de quão ácida ou básica é uma solução.
- Solução tampão: Uma solução que resiste a mudanças no pH quando pequenos volumes de ácido ou base são adicionados.
- Reação ácido-base: Como o HCl interage com a água ou com a solução tampão.
Vamos resolver isso passo a passo!
Passo 2
Calculando o pH do Béquer 1 antes da adição do HCl:
O Béquer 1 tem apenas água pura. A água pura tem um pH neutro, que é 7. Isso porque a concentração de íons H⁺ é igual à de OH⁻, que é 1,0 × 10⁻⁷ mol/L.
Passo 3
Calculando o pH do Béquer 2 antes da adição do HCl:
O Béquer 2 tem uma solução tampão de ácido acético e acetato de sódio, ambas a 0,10 mol/L. Para soluções tampão, usamos a equação de Henderson-Hasselbalch para encontrar o pH inicial.
A equação é:
Para o ácido acético,
é aproximadamente 4,76. Como as concentrações de ácido e base são iguais (0,10 mol/L), o logaritmo será zero.
Passo 4
Adicionando HCl ao Béquer 1:
Quando adicionamos HCl à água pura, o HCl se dissocia completamente:
A concentração de H⁺ adicionada é 1,0 × 10⁻³ mol/L. Então, a nova concentração de H⁺ na solução será:
Como 1,0 × 10⁻³ é muito maior que 1,0 × 10⁻⁷, podemos ignorar o termo menor:
Então, o pH será:
Passo 5
Adicionando HCl ao Béquer 2:
Aqui, o HCl vai reagir com o acetato de sódio na solução tampão. A reação é:
Inicialmente, temos 0,10 mol/L de ácido acético e 0,10 mol/L de acetato de sódio. Ao adicionar 1,0 × 10⁻³ mol/L de HCl, o H⁺ vai diminuir a concentração de acetato e aumentar a de ácido acético:
Agora, usamos novamente a equação de Henderson-Hasselbalch para encontrar o novo pH:
Calculando o logaritmo:
Então,
Resposta
O pH inicial do Béquer 1 (água pura) é 7 e, após a adição de HCl, cai para 3. No Béquer 2 (solução tampão), o pH inicial é aproximadamente 4,76 e, após a adição de HCl, muda levemente para 4,75. Isso mostra que a solução tampão resiste a alterações significativas no pH, enquanto a água pura sofre uma grande mudança.