Uma solução-tampão contém 0,10 mol de ácido acético e 0,13 mol de acetato de sódio em 1,00 L de solução.
Qual é o pH do tampão após a adição de 0,02 mol de HNO3 ?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre soluções tampão! A gente tem uma solução contendo 0,10 mol de ácido acético e 0,13 mol de acetato de sódio em 1,00 L de solução. A questão pede para a gente descobrir o pH dessa solução após adicionar 0,02 mol de ácido nítrico ( HNO3). Para resolver, vamos precisar entender como as soluções tampão funcionam e usar a equação de Henderson-Hasselbalch.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é uma solução tampão. Uma solução tampão é aquela que resiste a mudanças de pH quando pequenas quantidades de ácido ou base são adicionadas. Ela é composta por um ácido fraco e sua base conjugada, ou vice-versa. No nosso caso, o ácido acético ( CH3COOH) é o ácido fraco e o acetato de sódio ( CH3COONa) fornece a base conjugada, o íon acetato ( CH3COO^-).

Passo 3

Agora, vamos considerar a adição de ácido nítrico ( HNO3), que é um ácido forte. Quando adicionamos um ácido forte à solução tampão, ele vai reagir com a base conjugada presente, que no nosso caso é o íon acetato.
A reação é:
HNO3 + CH3COO^- CH3COOH + NO3^-
Isso significa que os 0,02 mol de HNO3 vão diminuir a quantidade de íons acetato e aumentar a quantidade de ácido acético.

Passo 4

Vamos calcular as novas concentrações após a reação:
  • Quantidade inicial de ácido acético: 0,10 mol
  • Quantidade inicial de acetato de sódio (ou íons acetato): 0,13 mol
Após a adição de 0,02 mol de HNO3:
  • A quantidade de íons acetato diminui em 0,02 mol: 0,13 - 0,02 = 0,11 mol
  • A quantidade de ácido acético aumenta em 0,02 mol: 0,10 + 0,02 = 0,12 mol

Passo 5

Agora, usamos a equação de Henderson-Hasselbalch para calcular o pH da solução tampão:
pH = pKa + log([A^-][HA])
Onde:
  • pKa é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida do ácido acético.
  • [A^-] é a concentração da base conjugada (íons acetato).
  • [HA] é a concentração do ácido acético.
Sabemos que para o ácido acético, pKa approx 4,76.

Passo 6

Substituindo os valores na equação:
pH = 4,76 + log(0,110,12)
Primeiro, vamos calcular a razão:
0,110,12 approx 0,9167
Agora, tiramos o logaritmo desse valor:
log(0,9167) approx -0,037
Então:
pH = 4,76 - 0,037 = 4,723

Resposta

O pH da solução tampão após a adição de 0,02 mol de HNO3 é aproximadamente 4,72.

Exercícios relacionados