Estime o pH das misturas a seguir em água a
usando as concentrações originais fornecidas para cada componente.
(a)
de ácido acético e
de acetato.
(b)
ácido benzoico e
de benzoato.
©
de amônia e
de amônio.
(a)
(b)
©
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de estimar o pH de misturas em água a 25°C. A gente vai trabalhar com soluções tampão, que são misturas de um ácido fraco e sua base conjugada, ou vice-versa. Para calcular o pH, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch, que é super útil para essas situações. A fórmula é:
Vamos precisar saber o valor do pKa de cada ácido envolvido e as concentrações das espécies ácido e base conjugada.
Parte (a):
de ácido acético e
de acetato.
Passo 2
Primeiro, identificamos que temos ácido acético (ácido) e acetato (base conjugada). Precisamos do pKa do ácido acético para usar na equação de Henderson-Hasselbalch. O pKa do ácido acético é aproximadamente 4,76.
Passo 3
Agora, aplicamos a equação de Henderson-Hasselbalch:
Passo 4
Calculamos a razão das concentrações:
Então, temos:
Sabemos que
Passo 5
Substituímos na equação:
Parte (b):
ácido benzoico e
de benzoato.
Passo 6
Aqui, temos ácido benzoico (ácido) e benzoato (base conjugada). O pKa do ácido benzoico é aproximadamente 4,20.
Passo 7
Usamos a equação de Henderson-Hasselbalch:
Passo 8
Calculamos a razão das concentrações:
Então, temos:
Sabemos que
Passo 9
Substituímos na equação:
Parte ©:
de amônia e
de amônio.
Passo 10
Neste caso, temos amônia (base) e amônio (ácido conjugado). Para usar a equação de Henderson-Hasselbalch em uma base, adaptamos a fórmula:
O pKa do amônio é aproximadamente 9,25.
Passo 11
Aplicamos a equação:
Passo 12
Calculamos a razão das concentrações:
Então, temos:
Sabemos que
Passo 13
Substituímos na equação:
Resposta
(a) pH ≈ 4,16
(b) pH ≈ 4,24
© pH ≈ 8,91