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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 12.1 - Ex. 21d

(a) Qual deve ser a razão das concentrações dos íons C O 3 2 - e H C O 3 2 - em uma solução tampão com pH igual a 11,0?(b) Que massa de K2CO3 deve ser adicionada a 1,00 L de uma solução 0,100 M de KHCO3 para preparar uma solução tampão com pH igual a 11,0?(c) Que massa de KHCO3 deve ser adicionada a 1,00 L de uma solução 0,100 M de K2CO3 para preparar uma solução tampão com pH igual a 11,0?(d) Que volume de uma solução 0,200 M de K2CO3 deve ser adicionado a 100 mL de uma solução de 0,100 M de KHCO3 para preparar uma solução tampão com pH igual a 11,0?

Dado: p K a   H C O 3 - = 10,25 ; M M   K 2 C O 3 = 138   g / m o l ; M M   K H C O 3 = 100   g / m o l .

Passo 1

(d)Escrevemos a equação:

0,75 = l o g [ K 2 C O 3 ] [ K H C O 3 ]

Como ambas as espécies estão na mesma solução, o volume que elas se encontram é o mesmo, e podemos reescrever assim:

0,75 = l o g n 2 n 1

Temos como determinar n 1 por ora, já que a concentração da solução inicial de KHCO3 vale 0,100 M e o volume era de 100 mL (0,1 L). Assim, n 1 valerá:

n 1 = C 1 ∙ V 1 ≡ 0,100 m o l L ∙ 0,1   L = 0,01   m o l

Passo 2

Jogamos o valor de n 1 na fórmula e determinamos n 2 :

0,75 = l o g n 2 0,01

∴ n 2 = 0,056   m o l

Passo 3

Nisso, podemos determinar V 2 pela fórmula que já usamos no passo 1, mas com índice 2 agora:

n 2 = C 2 ∙ V 2

Reorganizamos e calculamos:

V 2 = n 2 / C 2

V 2 = 0,056   m o l / 0,200   m o l ∙ L - 1

∴ V 2 = 0,28   L   ou 280   m L

Resposta

∴ V 2 = 0,28   L   ou 280   m L

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A seguinte afirmativa é verdadeira ou falsa, ou ambas? Defina sua resposta com equações, exemplos ou gráficos. “Um tampão mantém o pH de uma solução constante.”
Problema Desafiador: Pode ser demonstrado que a capacidade tamponante é β = 2,303 ∙ K w [ H 3 O + ] + H 3 O + + c T ∙ K a ∙ [ H 3 O + ] K a + [ H 3 O + ] 2 em que c T é a concentração analítica molar