Descrever o procedimento para preparo de 500 mL de uma solução tampão de
, à partir de
de trimetilamina
). Estão disponíveis soluções de NaOH e HCl 1
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa preparar 500 mL de uma solução tampão com pH 8,20 usando trimetilamina. Para isso, vamos utilizar conhecimentos de química de soluções tampão, especialmente a equação de Henderson-Hasselbalch. Vamos precisar calcular quantidades de trimetilamina, HCl e NaOH para ajustar o pH corretamente.
Passo 2
Primeiro, vamos descobrir quantos gramas de trimetilamina temos. Sabemos que temos 10,0 mL dessa substância e a densidade é 0,725 g/cm³.
Passo 3
Agora, vamos calcular o número de mols de trimetilamina. A fórmula molecular da trimetilamina é C₃H₉N, e sua massa molar é aproximadamente 59 g/mol.
Passo 4
Precisamos ajustar essa quantidade para o volume final de 500 mL. Mas antes, vamos entender que a trimetilamina é uma base fraca e vai reagir com HCl para formar seu conjugado, criando assim o tampão. Vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para bases:
Passo 5
Primeiro, vamos calcular o pKb da trimetilamina e depois o pKa, já que a equação usa pKa.
Passo 6
Agora, aplicamos a equação de Henderson-Hasselbalch para encontrar a relação entre a base e o ácido na solução tampão.
Passo 7
Isso significa que a quantidade de base (trimetilamina) é muito menor que a do ácido conjugado (protrimetilamônio). Vamos chamar a quantidade de ácido de
e a de base de
.
Passo 8
Sabemos que inicialmente temos 0,123 mol de trimetilamina (
). Então,
Passo 9
Agora, vamos ver quanto HCl precisamos adicionar para obter esses 4,39 mol de ácido. A reação entre a trimetilamina e HCl é:
Então, para cada mol de HCl, formamos um mol de ácido. Portanto, precisamos adicionar 4,39 mol de HCl.
Passo 10
Como a concentração de HCl disponível é 1 mol/L, o volume necessário é:
Passo 11
No entanto, estamos preparando apenas 0,5 L (500 mL) de solução. Isso significa que houve um erro no cálculo, provavelmente na relação molar. Vamos ajustar nosso raciocínio.
A relação correta considerando todo o volume seria:
Então, para 0,123 mol de base:
Passo 12
Portanto, precisamos de aproximadamente 4,51 mol de HCl para reagir com a trimetilamina e formar o ácido conjugado. Como a solução de HCl é 1 M:
Resposta
Para preparar 500 mL da solução tampão desejada, é necessário adicionar aproximadamente 4,51 litros de HCl 1 M à trimetilamina inicial.
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