Qual é o pH de uma solução tampão que contém quantidades equimolares das espécies químicas a seguir? (a) H3 PO4 e NaH2 PO4

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Queremos descobrir o pH de uma solução tampão que tem quantidades iguais (equimolares) de H3PO4 (ácido fosfórico) e NaH2PO4 (dihidrogenofosfato de sódio). Para resolver isso, vamos precisar usar a equação de Henderson-Hasselbalch, que relaciona o pH de uma solução tampão com o pKa do ácido envolvido e as concentrações das espécies ácida e básica.

Passo 2

Vamos começar identificando as espécies ácida e básica na nossa solução tampão. Aqui, H3PO4 atua como o ácido ( HA) e H2PO4^-, que vem do NaH2PO4, atua como a base conjugada ( A^-).

Passo 3

Agora, vamos lembrar da equação de Henderson-Hasselbalch, que é:
pH = pKa + log([A^-][HA])
Essa equação nos ajuda a calcular o pH de uma solução tampão se soubermos o pKa do ácido e as concentrações das espécies ácida e básica.

Passo 4

Precisamos do valor do pKa para o ácido fosfórico ( H3PO4). O ácido fosfórico tem três etapas de ionização, e estamos interessados na primeira, que tem um pKa1 de aproximadamente 2,15.

Passo 5

Como as quantidades de H3PO4 e H2PO4^- são iguais (equimolares), a razão [A^-][HA] é 1. O logaritmo de 1 é 0, então a equação de Henderson-Hasselbalch simplifica para:
pH = pKa + log(1) = pKa + 0 = pKa

Resposta

O pH da solução tampão é aproximadamente 2,15.

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