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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 15.Questões e Problemas - Ex. 14

Identificar o par ácido/base conjugado principal e calcular a razão entre eles em uma solução que é tamponada em p H   6,00 e que contém

  1. H 2 S O 3 .
  2. ácido cítrico.
  3. ácido malônico.
  4. ácido tartárico.

Passo 1

Olá galerinha. Vem comigo que eu vou te ajudar. Primeiramente, pelo enunciado:

p H = 6,00

Conseguimos descobrir a concentração dos íons de hidrônio:

H 3 O + = 10 - p H = 10 - 6,00 = 1,00 ∙ 10 - 6   m o l / L

Para o sulfeto de sulforoso ( H 2 S O 3 ) temos as seguintes reações e a suas constantes de dissociação ácida (Apêndice 3):

H 2 S O 3 + H 2 O ⇌ H S O 3 - + H 3 O +                       K a 1 = H 3 O + [ H S O 3 - ] [ H 2 S O 3 ] = 1,23 ∙ 10 - 2

H S O 3 - + H 2 O ⇌ S O 3 2 - + H 3 O +                       K a 2 = H 3 O + [ S O 3 2 - ] [ H S O 3 - ] = 6,6 ∙ 10 - 8

Rearranjando a equação da segunda constante de dissociação, conseguimos encontrar a razão entre ácido/base conjugado:

[ H S O 3 - ] [ S O 3 2 - ] = H 3 O + K a 2 = 1,00 ∙ 10 - 6 6,6 ∙ 10 - 8

[ H S O 3 - ] [ S O 3 2 - ] = 15,2

Passo 2

Para o ácido cítrico iremos utilizar a sua fórmula estrutural reduzida:

H O O C O H C ( C H 2 C O O H ) 2 = H 3 C i t

As reações do ácido cítrico, com suas respectivas constantes ácidas, estão descritas a seguir:

H 3 C i t + H 2 O ⇌ H 2 C i t - + H 3 O +                       K a 1 = H 3 O + [ H 2 C i t - ] [ H 3 C i t ] = 7,45 ∙ 10 - 4

H 2 C i t - + H 2 O ⇌ H C i t 2 - + H 3 O +                       K a 2 = H 3 O + [ H C i t 2 - ] [ H 2 C i t - ] = 1,73 ∙ 10 - 5

H C i t 2 - + H 2 O ⇌ C i t 3 - + H 3 O +                       K a 3 = H 3 O + [ C i t 3 - ] [ H C i t 2 - ] = 4,02 ∙ 10 - 7

Utilizando a equação da terceira constante de dissociação, conseguimos encontrar a razão entre ácido/base conjugado:

[ H C i t 2 - ] [ C i t 3 - ] = H 3 O + K a 3 = 1,00 ∙ 10 - 6 4,02 ∙ 10 - 7

[ H C i t 2 - ] [ C i t 3 - ] = 2,5

Passo 3

Para o ácido malônico iremos utilizar a sua fórmula estrutural reduzida:

H O O C C H 2 C O O H = H 2 M

As reações do ácido malônico, com suas respectivas constantes ácidas, estão descritas a seguir (Apêndice 3):

H 2 M + H 2 O ⇌ H M - + H 3 O +                       K a 1 = H 3 O + [ H M - ] [ H 2 M ] = 1,42 ∙ 10 - 3

H M - + H 2 O ⇌ M 2 - + H 3 O +                       K a 2 = H 3 O + [ M 2 - ] [ H M - ] = 2,01 ∙ 10 - 6

Rearranjando a equação da segunda constante de dissociação, conseguimos encontrar a razão entre ácido/base conjugado:

[ H M - ] [ M 2 - ] = H 3 O + K a 2 = 1,00 ∙ 10 - 6 2,01 ∙ 10 - 6

[ H M - ] [ M 2 - ] = 0,498

Passo 4

Para o ácido tartárico iremos utilizar a sua fórmula estrutural reduzida:

H O O C ( C H O H ) 2 C O O H = H 2 T

As reações do ácido tartárico, com suas respectivas constantes ácidas, estão descritas a seguir:

H 2 T + H 2 O ⇌ H T - + H 3 O +                       K a 1 = H 3 O + [ H T - ] [ H 2 T ] = 9,20 ∙ 10 - 4

H T - + H 2 O ⇌ T 2 - + H 3 O +                       K a 2 = H 3 O + [ T 2 - ] [ H T - ] = 4,31 ∙ 10 - 5

Rearranjando a equação da segunda constante de dissociação, conseguimos encontrar a razão entre ácido/base conjugado:

[ H T - ] [ T 2 - ] = H 3 O + K a 2 = 1,00 ∙ 10 - 6 4,31 ∙ 10 - 5

[ H T - ] [ T 2 - ] = 0,0232

Já acabamos este exercício, até mais pessoal!

Resposta

  1. H S O 3 - / [ S O 3 2 - ] = 15,2 ;
  2. [ H C i t 2 - ] / [ C i t 3 - ] = 2,5 ;
  3. [ H M - ] / [ M 2 - ] = 0,498 ;
  4. [ H T - ] / [ T 2 - ] = 0,0232 .

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