Que massa de glicolato de sódio deve ser adicionada a 300,0 mL de ácido glicólico 1,00 mol L^-1 para produzir uma solução tampão que tenha um pH de 4,00? Dado: Ka=1,48 times 10^-4

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química sobre soluções tampão! A questão pede para descobrir qual a massa de glicolato de sódio que precisamos adicionar a 300,0 mL de ácido glicólico 1,00 mol/L para obter uma solução tampão com pH 4,00. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio ácido-base e a equação de Henderson-Hasselbalch.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é uma solução tampão. É uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada que resiste a mudanças no pH quando adicionamos pequenas quantidades de ácido ou base. No nosso caso, o ácido glicólico é o ácido fraco, e o glicolato de sódio é a base conjugada.

Passo 3

A equação de Henderson-Hasselbalch nos ajuda a relacionar o pH da solução com as concentrações do ácido e da base conjugada:
pH = pKa + log([Base][Ácido]) Á
Aqui, é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida ( ).

Passo 4

Primeiro, vamos calcular a pKa = -log(Ka) = -log(1,48 times 10^-4) approx 3,83 usando o valor de fornecido:

Passo 5

Agora, substituímos os valores na equação de Henderson-Hasselbalch para encontrar a razão entre as concentrações da base e do ácido:
4,00 = 3,83 + log([Base]1,00)
4,00 - 3,83 = log([Base]1,00)
0,17 = log([Base])

Passo 6

Para remover o logaritmo, elevamos 10 na potência de ambos os lados:
10^0,17 approx 1,48
Isso significa que Á deve ser aproximadamente 1,48.

Passo 7

Sabemos que a concentração inicial de ácido glicólico é 1,00 mol/L e o volume é 0,300 L. Vamos calcular a quantidade de mols de ácido:
Mols de ácido = 1,00 , mol/L times 0,300 , L = 0,300 , mol á

Passo 8

Usando a razão obtida, temos:
[Base]0,300 = 1,48 Rightarrow [Base] = 1,48 times 0,300 = 0,444 , mol
Isso significa que precisamos de 0,444 mol de glicolato de sódio.

Passo 9

Agora, vamos converter os mols de glicolato de sódio para massa. Primeiro, encontramos a massa molar do glicolato de sódio ( Massa molar = 2 times 12,01 + 3 times 1,01 + 22,99 + 3 times 16,00 approx 106,03 , g/mol ):

Passo 10

Finalmente, calculamos a massa necessária:
Massa = 0,444 , mol times 106,03 , g/mol approx 47,05 , g

Resposta

Precisamos adicionar aproximadamente 47,05 g de glicolato de sódio à solução para obter o pH desejado de 4,00.

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