Um tampão é preparado pela adição de 20,0g de ácido acético (HC2 H3 O2) e 20,0 g de acetato de sódio (NaC2 H3 O2) em água suficiente para formar 2,00L de solução.
Determine o pH do tampão. (R.:4,61)

Passo 1

Resumo do Problema e Conteúdo Envolvido
A gente vai resolver um exercício sobre soluções tampão, que são importantes para manter o pH constante em diversas situações, como em soluções biológicas. No exercício, temos 20,0 g de ácido acético (HC₂H₃O₂) e 20,0 g de acetato de sódio (NaC₂H₃O₂) dissolvidos em água para formar 2,00 litros de solução. Nosso objetivo é determinar o pH dessa solução tampão.
Para resolver isso, vamos precisar calcular as mols de ácido acético e acetato de sódio, entender como eles interagem na solução, e usar a fórmula de Henderson-Hasselbalch para encontrar o pH.

Passo 2

Calculando as Mols de Ácido Acético (HC₂H₃O₂)
Primeiro, vamos calcular quantas mols de ácido acético temos. Para isso, precisamos saber a massa molar do ácido acético.
  • Massa molar do HC₂H₃O₂:
    • Carbono ©: 12 g/mol × 2 = 24 g/mol
    • Hidrogênio (H): 1 g/mol × 4 = 4 g/mol
    • Oxigênio (O): 16 g/mol × 2 = 32 g/mol
    • Total: 24 + 4 + 32 = 60 g/mol
Agora, usamos a fórmula:
Mols = MassaMassa molar = 20,0, g60, g/mol = 0,333, mol

Passo 3

Calculando as Mols de Acetato de Sódio (NaC₂H₃O₂)
Vamos fazer o mesmo para o acetato de sódio.
  • Massa molar do NaC₂H₃O₂:
    • Sódio (Na): 23 g/mol
    • Carbono ©: 12 g/mol × 2 = 24 g/mol
    • Hidrogênio (H): 1 g/mol × 3 = 3 g/mol
    • Oxigênio (O): 16 g/mol × 2 = 32 g/mol
    • Total: 23 + 24 + 3 + 32 = 82 g/mol
Agora, calculamos as mols:
Mols = MassaMassa molar = 20,0, g82, g/mol approx 0,244, mol

Passo 4

Calculando as Concentrações das Espécies na Solução
Como a solução total é de 2,00 litros, vamos encontrar a concentração molar ( C = 0,333, mol2,00, L = 0,1665, M ) de cada componente.
  • Concentração de HC₂H₃O₂:
C = 0,244, mol2,00, L = 0,122, M
  • Concentração de NaC₂H₃O₂:

Passo 5

Aplicando a Fórmula de Henderson-Hasselbalch
A fórmula de Henderson-Hasselbalch nos ajuda a calcular o pH de uma solução tampão composta por um ácido fraco e sua base conjugada:
pH = pKa + log([A^-][HA])
Onde:
  • pH = 4,76 + log(0,1220,1665) do ácido acético é aproximadamente 4,76.
  • 0,1220,1665 approx 0,733 é a concentração da base conjugada (acetato), que é 0,122 M.
  • pH = 4,76 + log(0,733) approx 4,76 - 0,135 = 4,625 é a concentração do ácido fraco (ácido acético), que é 0,1665 M.
Agora, substituindo os valores na fórmula:
pH approx 4,61
Primeiro, calculamos a razão dentro do logaritmo:
Então:
Arredondando, temos:

Resposta

O pH do tampão é aproximadamente 4,61.

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Escreva a equação iônica completa para a reação que ocorre quando algumas gotas de ácido clorídrico são adicionadas ao tampão.
Um tampão é preparado pela adição de 20,0g de ácido acético (HC2 H3 O2) e 20,0 g de acetato de sódio (NaC2 H3 O2) em água suficiente para formar 2,00L de solução.
Escreva a equação iônica completa para a reação que ocorre quando algumas gotas de hidróxido de sódio são adicionadas ao tampão.