Quantas gramas de
devem ser misturados com 5,00 g de
para produzir 100 mL de solução tampão com
?
Passo 1
Então, vamos por partes! A questão pede para descobrir quantas gramas de
precisamos misturar com 5,00 g de
para fazer 100 mL de uma solução tampão com pH 10,00. Vamos usar conceitos de química de soluções tampão e cálculos de estequiometria para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é uma solução tampão. Ela é uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada ou uma base fraca e seu ácido conjugado, que resiste a mudanças de pH quando pequenas quantidades de ácido ou base são adicionadas.
Passo 3
No nosso caso, temos
(bicarbonato de sódio) que atua como um ácido fraco, e
(carbonato de sódio) que é a base conjugada. Isso forma um par tampão.
Passo 4
Vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para soluções tampão:
Precisamos encontrar o valor de
que nos dá pH 10,00.
Passo 5
Sabemos que para o
, o
é aproximadamente 10,3. Vamos substituir na equação:
Passo 6
Isolando o logaritmo:
Passo 7
Elevando 10 nos dois lados para eliminar o logaritmo:
Calculando
.
Passo 8
Isso significa que a concentração da base conjugada (
) deve ser aproximadamente 0,5012 vezes a concentração do ácido (
).
Passo 9
Agora, vamos calcular a quantidade de
presente nos 5,00 g de
.
Massa molar do
: aproximadamente 84 g/mol.
Número de moles de
:
Passo 10
Como a solução final tem 100 mL (0,100 L), a concentração de
é:
Passo 11
Usando a relação
, podemos encontrar a concentração de
:
Passo 12
Agora, calculamos os moles de
necessários:
Passo 13
Finalmente, convertendo os moles de
para gramas. Massa molar do
: aproximadamente 106 g/mol.
Resposta
São necessárias aproximadamente 3,16 gramas de
.