Lista de Exercicios PH e Solucoes II _ RESOLUCOES (1)

7/24/2019 Lista de Exercicios PH e Solucoes II _ RESOLUCOES (1)

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Lista de exerccios pH e solues-tampo (II)

GABARITO

1. Qual o pH de uma soluo que tem [H+] de:

a) 1,75 x 10-5mol/L

Resposta:pH = -log 1,75 x 10-5

pH = 4,76

b)

6,5 x 10-10mol/L

pH = 9,19

c) 1,0 x 10-4mol/L

pH = 4

2. Qual a concentrao de H+de uma soluo com pH de:

a)

3,82

Resposta:

pH = - log [H+]

3,82 = -log[H+]

ou

3,82 = log 1/[H+]

1/[H+]=103,82

1/[H+] = 6606

[H+] = 1,51 x 10-4mol/L

b)

11,11Resposta:

[H+] = 7,76 x 10-12

3. Calcule o pH de uma soluo preparada pela diluio de 3 mL de HCl 2,5 mol/L at um volume final de 100

mL com gua destilada.

Resposta:

Em 3 mL de soluo de HCl 2,5 mol/L temos:

2,5 mol1000 mL

x mol3 mL

Ou seja, em 3 mL, existem 0,0075 mol de HCl.

Esta quantidade ser diluda a 100 mL de gua. Ou seja, aps a diluio, a nova concentrao molar (mol\L)

ser:

0,0075 mol de HCl100 mL

X mol 1000 mL

X = 0,075 mol/L

Como o HCl um cido forte e se dissocia 100 % em gua, podemos considerar que a [H +] ser tambm igual

0,075 mol/L.


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Por isso, s aplicar na equao do pH:

pH = -log 0,075

pH = 1,12

4. Qual das solues aquosas seguintes tem o menor pH:

a) 0,1 mol/l de HCl (cido forte)

b)

0,1 mol/L de cido actico (pKa = 4,76, Ka = 1,8 x 10-5)

c)

0,1 mol/L de cido frmico (pKa = 3,75, Ka = 1,8 x 10-4)

Resposta:

Os valores de pH das solues so:

a) HClcido forte, ou seja, a concentrao de [H+] igual concentrao do cido. Ento:

pH = - log 0,1

pH = 1

b) cido actico um cido fraco. Para calcular o pH da soluo, precisamos utilizar a equao do Ka:

Ka = [H+][CH3COO-]/[CH3COOH]

Considerando que aps ser atingido o equilbrio as concentraes destas espcies possam ser escritas como:

CH3COOHCH3COO-+ H+

(0,1 mol/Lx) x x

Como a concentrao do cido (0,1 mol/l) muito maior do que sua dissociao, podemos desconsiderar a

diminuio desta concentrao em funo de x. Ou seja, substituindo na equao do Ka:

Ka = x.x/0,11,8. 10-5= x2/0,1 X2= 1,8. 10-5. 0,1 X = 0,0013

X = [H+] = 0,0013 mol/L

Aplicando na frmula do pH:

pH = - log 0,0013

pH = -log 0,0013 pH = 2,87

c) O cido frmico tambm um cido fraco. Basta aplicar o mesmo raciocnio do exerccio anterior (letra b),

utilizando o valor de Ka para o cido frmico.

pH = 1,88

Ou seja, levando em considerao todos estes clculos, a soluo de HCl 0,1 mol/L teria menor pH.

5.

Qual o cido e qual a base conjugada em cada um dos pares abaixo:


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a)

RCOOH (cido); RCOO(Base conjugada)

b) H2PO4(Base conjugada); H3PO4(cido)

c) RNH2 (Base conjugada); RNH3+(cido)

d)

H2CO3(cido); HCO3(Base conjugada)

6. O cido fosfrico (H3PO4) um cido triprtico e possui trs valores de pKa (pKa 1= 2,14; pKa2= 6,86; pKa3=

12,4). Qual a razo molar de HPO4-2e H2PO4-que produziria um a soluo de pH 7,0? Dica: somente um dos

valores de pKa relevante.

Resposta: Em pH 7,0 todas as molculas do cido fosfrico estaro na forma de HPO4-2 e H2PO4-, o que

corresponde segunda dissociao deste cido, ou seja, devemos utilizar o pKa2= 6,86.

Uitilizaremos a equao de Henderson-Hasselbach:

pH = pKa + log [base conjugada]/[cido]

Substituindo:

7,0 = 6,86 + log [HPO4-2]/[ H2PO4-]

7,06,86 = log [HPO4-2

]/[ H2PO4-

]log [HPO4-2]/[ H2PO4-] = 0,14

[HPO4-2]/[ H2PO4-] = 100,14

[HPO4-2]/[ H2PO4-] = 1,38

7. Uma determinada reao produz 0,01 mol/L de H+. Calcular o pH final quando esta reao se processa em 1

litro de:

a) H2O

Resposta: Neste caso, a concentrao de [H+] da soluo ser de 0,01 mol/L e o pH da soluo ser:

pH = - log[H+]

pH = -log 0,01pH = 2

b) Uma soluo 0,11 mol/L de histidina com pH 7,04 (pKa da histidina 6,04).

Resposta: Primeiramente precisamos calcular as concentraes do cido e da base conjugada da histidina

em pH 7,04. Em pH = 7,04 a razo entre a concentrao do cido e da base conjugada da histina :


7,04 = 6,04 = log[base conjugada]/[cido]

[base conjugada]/[ cido] = 101

Ou seja, neste pH, temos que:

1) [base conjugada] = 10[cido]

Como tambm sabemos que:

2)

[base conjugada] + [cido] = 0,11 mol/L(que a concentrao do tampo dada no enunciado)

Substituindo o termo [base conjugada] por 10[cido] da equao 1 na equao 2:

10[cido] + [cido] = 0,11 mol/L

11[cido] = 0,11


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[cido] = 0,11/11

[cido] = 0,01 mol/L

Consequentemente, a [base conjugada] = 0,1 mol/L.

Agora, precisamos calcular quais seriam as novas concentraes destas espcies aps a adio de H+

(0,01mol/L). O H+ir reagir com a base conjugada, formando o cido no dissociado. Ou seja, neste caso, a

base conjugada ser consumida (sua concentrao ir diminuir em 0,01 mol/L) e o cido ir aumentar suaconcentrao (em 0,01 mol/L):

[base conjugada] = 0,10,01 = 0,09 mol/L

[cido] = 0,01 + 0,01 = 0,02 mol/L

Para finalizar s utilizar estas novas concentraes para calcular o pH da soluo, utilizando a equao de

Henderson-Hasselbach:


pH = 6,04 + log 0,09/0,02

pH = 6,04 + log 4,5

pH = 6,69

Ou seja, neste caso, o pH iria diminuir de 7,04 para 6,69.

8.

Temos uma soluo tampo formada por cido actico 0,10 M e Acetato de sdio 0,10M. Dado: pKa =

4,76

a) Calcule o pH desta soluo.

Resposta:Neste caso, temos solues equimolares de um cido fraco (cido actico) e um sal deste cido fraco

(acetato de sdio). O acetato de sdio se dissocia totalmente em gua formando o nion acetato, que

a base conjugada do cido actico.

Ou seja, para calcular o pH, basta aplicar na equao de Henderson-Hasselbach:


pH = 4,76 + log 0,1/0,1

pH = 4,76 + log 1

pH = 4,76 + 0

pH = 4,76

b) Calcule o pH da soluo quando a 1 litro dela se adiciona 1 ml de NaOH 5 mol/L.

Em 1 mL de NaOH temos:

5 mols 1000 mL

X mol 1 mL

X = 0,005 mol de NaOH em 1 mL

A adio de NaOH (OH

-

) na soluo consome H

+

do meio, sendo que o cido actico ir se dissociar pararepor estes prtons (H+). Ao se dissociar, o cido actico forma acetato + H+. Ou seja, neste caso, aps a

adio de NaOH ao meio, a concentrao do cido actico ir diminuir em 0,005 mol/L e a concentrao

do acetato ir aumentar em 0,005 mol/L:


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[cido actico] = 0,1 - 0,005 = 0,095 mol/L

[base conjugada] = 0,1 + 0,005 = 0,105

Calculando o novo pH da soluo:

pH = pKa + log [acetato]/[cido actico]

pH = 4,76 + log 0,105/0,095

pH = 4,76 + log 1,1pH = 4,76 + 0

pH = 4,8

c) Calcule o pH da soluo quando a 1 litro dela se adiciona 1 mL de HCl 5 mol/L .

Em 1 mL de HCl temos:

5 mols 1000 mL

X mol 1 mL

X = 0,005 mol de HCl em 1 mL

A adio de HCl na soluo libera H+ no meio. O H+ir reagir com a base conjugada (acetato), formando o

cido no dissociado (cido actico). Ou seja, neste caso, a base conjugada ser consumida (sua

concentrao ir diminuir em 0,005 mol/L) e o cido ir aumentar sua concentrao (em 0,005 mol/L):

[acetato] = 0,10,005 = 0,095 mol/L

[cido actico] = 0,1 + 0,005 = 0,105 mol/L

Calculando o novo pH da soluo:pH = pKa + log [acetato]/[cido actico]

pH = 4,76 + log 0,095/0,105

pH = 4,76 + log 0,9

pH = 4,71

9. Deseja-se preparar uma soluo-tampo para ser utilizada em experincias com uma enzima que tem

atividade mxima constante de pH 4,2 a 6,0. Dispe-se das seguintes solues de mesma molaridade: HCl,

NaOH, Cloreto de amnio (pKa= 9,3), cido frmico (pKa= 3,7), cido ltico (pKa= 3,9), cido propinico (pKa

4,8) e cido fosfrico (pKa1= 2,14; pKa2= 6,86; pKa3= 12,4).

a) Qual seria o melhor tampo para este experimento?

Resposta: cido propinico, pois sua faixa de tamponamento vai de 3,8 a 5,8, o que engloba quase que

totalmente a faixa de pH onde a enzima tem atividade mxima.

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