Um tampão, constituído por H2 PO4 ^-(Ka=6,2 times 10^-8) e HPO4 ^2-, ajuda a controlar o pH de fluidos fisiológicos. Muitos refrigerantes carbonatados também usam esse sistema tampão. Calcule o pH de um refrigerante no qual os principais ingredientes do tampão são 6,5 g de NaH2 PO4 e 8,0 g de Na2 HPO4 por 355 mL de solução.

Passo 1

Então, vamos lá! A gente tem um exercício de química que fala sobre tampões, que são soluções que ajudam a manter o pH estável. Especificamente, estamos lidando com um tampão feito de H2PO4^- e HPO4^2-. A tarefa é calcular o pH de um refrigerante que contém 6,5 g de NaH2PO4 e 8,0 g de Na2HPO4 em 355 mL de solução. Vamos precisar usar conceitos de molaridade e a equação de Henderson-Hasselbalch para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantos mols de cada sal temos na solução. Para isso, precisamos das massas molares de NaH2PO4 e Na2HPO4.
A massa molar de NaH2PO4 é aproximadamente:
  • Na: 23 g/mol
  • H: 1 g/mol (tem 2 H no sal)
  • P: 31 g/mol
  • O: 16 g/mol (tem 4 O no sal)
Então:
23 + (1 times 2) + 31 + (16 times 4) = 23 + 2 + 31 + 64 = 120 , g/mol
Para Na2HPO4:
  • Na: 23 g/mol (tem 2 Na)
  • H: 1 g/mol
  • P: 31 g/mol
  • O: 16 g/mol (tem 4 O)
Então:
(23 times 2) + 1 + 31 + (16 times 4) = 46 + 1 + 31 + 64 = 142 , g/mol

Passo 3

Agora, vamos calcular os mols de cada sal:
Para NaH2PO4:
6,5 , g120 , g/mol = 0,05417 , mol
Para Na2HPO4:
8,0 , g142 , g/mol = 0,05634 , mol

Passo 4

Em seguida, vamos encontrar a concentração molar de cada componente na solução. Sabemos que o volume da solução é 355 mL, que é igual a 0,355 L.
Para NaH2PO4:
0,05417 , mol0,355 , L = 0,1525 , M
Para Na2HPO4:
0,05634 , mol0,355 , L = 0,1585 , M

Passo 5

Agora, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para calcular o pH do tampão. A equação é:
pH = pKa + log([A^-][HA])
Onde:
  • pKa é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida ( Ka).
  • [A^-] é a concentração da base conjugada ( HPO4^2-).
  • [HA] é a concentração do ácido ( H2PO4^-).

Passo 6

Primeiro, vamos calcular o pKa usando o Ka fornecido:
pKa = -log(6,2 times 10^-8)
Calculando:
pKa approx 7,21

Passo 7

Agora, substituímos os valores na equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = 7,21 + log(0,15850,1525)
Calculando a razão:
0,15850,1525 approx 1,039
Então:
pH = 7,21 + log(1,039)
pH = 7,21 + 0,0166
pH approx 7,23

Resposta

O pH do refrigerante é aproximadamente 7,23.

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