Que massa de formiato de sódio precisa ser adicionado a 500,0 mL de ácido fórmico 1,00 mol. L^-1 para produzir uma solução tampão que tenha um pH de 4,00?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa descobrir qual a massa de formiato de sódio ( HCOONa) que a gente deve adicionar a 500,0 mL de ácido fórmico ( HCOOH) com concentração de 1,00 mol/L para criar uma solução tampão com pH 4,00.
Aqui, estamos lidando com soluções tampão, que são aquelas que resistem a mudanças no pH quando adicionamos pequenas quantidades de ácido ou base. Para resolver isso, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch, que relaciona o pH da solução com as concentrações do ácido e da base conjugada.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log([A^-][HA])
Aqui,
  • pH é o pH da solução,
  • pKa é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida do ácido fórmico,
  • [A^-] é a concentração da base conjugada (formiato de sódio),
  • [HA] é a concentração do ácido não dissociado (ácido fórmico).

Passo 3

Vamos determinar o pKa do ácido fórmico. Sabemos que o pKa do HCOOH é aproximadamente 3,75.

Passo 4

Agora, vamos substituir os valores conhecidos na equação de Henderson-Hasselbalch:
4,00 = 3,75 + log([A^-]1,00,mol/L)
Aqui, usamos que [HA] = 1,00,mol/L, pois essa é a concentração do ácido fornecida no enunciado.

Passo 5

Vamos isolar a razão [A^-][HA]:
4,00 - 3,75 = log([A^-]1,00,mol/L) 0,25 = log([A^-])
Para eliminar o logaritmo, aplicamos a função antilogaritmo (base 10) nos dois lados:
10^0,25 = [A^-] [A^-] approx 1,78,mol/L

Passo 6

Agora que temos a concentração de A^- necessária, vamos calcular a quantidade de moles de formiato de sódio que precisamos adicionar. Primeiro, calculamos os moles de ácido fórmico na solução:
Mo<=s de HCOOH = 1,00,mol/L times 0,500,L = 0,500,mol
Segundo, usamos a razão de [A^-]/[HA] = 1,78 para encontrar os moles de A^-:
[A^-] = 1,78,mol/L Mo<=s de A^- = 1,78,mol/L times 0,500,L = 0,890,mol

Passo 7

Agora, vamos converter os moles de formiato de sódio para massa. A massa molar do HCOONa é aproximadamente:
HCOONa = 1 times 1,01,g/mol (H) + 1 times 12,01,g/mol (C) + 2 times 16,00,g/mol (O) + 22,99,g/mol (Na) Molar,massa approx 68,01,g/mol
Então, a massa necessária é:
Massa de HCOONa = 0,890,mol times 68,01,g/mol approx 60,52,g

Resposta

Precisamos adicionar aproximadamente 60,5 g de formiato de sódio à solução para alcançar o pH desejado de 4,00.

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