Qual a quantidade de matéria de HCl que deve ser adicionada a 1 L de uma mistura contendo mol.L-1 e a fim de formar uma solução cujo ?

Passo 1

Vamos entender o que o problema está pedindo. Temos 1 litro de uma mistura que contém ácido acético ( ) e acetato de sódio ( ), cada um na concentração de 0,01 mol/L. Queremos descobrir quanto de ácido clorídrico (HCl) precisamos adicionar a essa mistura para que o pH final da solução seja 3,0.
Conteúdo da matéria: Estamos lidando com soluções tampão e a equação de Henderson-Hasselbalch, que relaciona o pH de uma solução tampão com as concentrações dos ácidos e bases conjugados presentes.
O que vamos precisar:
  • Conhecer o valor do pKa do ácido acético.
  • Usar a equação de Henderson-Hasselbalch para relacionar as concentrações de ácido e base com o pH desejado.
  • Calcular a quantidade de HCl necessária para alterar as concentrações de ácido e base na solução.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a equação de Henderson-Hasselbalch:
Aqui, é a concentração da base conjugada (acetato, ) e é a concentração do ácido não dissociado (ácido acético, ).
Sabemos que o pH desejado é 3,0. Precisamos encontrar as novas concentrações de e após a adição de HCl.

Passo 3

O ácido clorídrico (HCl) é um ácido forte, o que significa que ele se dissocia completamente em solução:
Quando adicionamos HCl à nossa solução tampão, os íons do HCl irão reagir com os íons acetato ( ) para formar mais ácido acético:
Isso significa que a adição de HCl diminuirá a concentração de e aumentará a concentração de .

Passo 4

Vamos chamar a quantidade de HCl que precisamos adicionar de mol/L. Após a adição de HCl:
Agora, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para relacionar essas concentrações com o pH desejado.

Passo 5

Primeiro, precisamos saber o valor de do ácido acético. O do ácido acético é aproximadamente , então:
Agora, substituímos os valores na equação de Henderson-Hasselbalch:

Passo 6

Vamos resolver a equação para :
Para eliminar o logaritmo, usamos a função exponencial:

Passo 7

Agora, resolvemos para :

Resposta

A quantidade de matéria de HCl que deve ser adicionada é aproximadamente mol em 1 litro de solução.

Exercícios relacionados

Defina solução - tampão.
Dê o conceito de meia-vida ( ).
Escreva uma equação química balanceada para:
a) A reação de potássio metálico com água
b) A reação de bário metálico com água
c) A reação de lítio metálico com água
d) A reação de estrôncio metálico com iodo
e) A reação de sódio metálico com enxofre formando sulfeto de sódio
Uma reação tem a seguinte equação de velocidade experimental:
Velocidade . . Se a concentração A é duplicada e a concentração de B é reduzida pela metade, o que acontece com as taxas de reações e velocidade da reação?