SOLUÇÃO TAMPÃOINTRODUÇÃO TEÓRICA

Uma solução-tampão consiste de um par ácido fraco/base conjugada que resiste a variações no pH quando pequenas quantidades de ácidos ou bases lhe são adicionadas ou quando ocorre diluição. Os químicos utilizam tampões toda vez que necessitam manter o pH de uma solução em um nível constante e pré-determinado. Os bioquímicos são particularmente interessados em tampões pois o funcionamento dos sistemas biológicos é criticamente dependente do pH.

Exemplo de funcionamento de um Sistema-Tampão:

Consideremos uma solução tampão constituída por uma base fraca (BOH) e um sal (BA) derivado desta base.

Nesta solução, ocorrem os seguintes fenômenos:

-Baixa ionização da base:

-Ionização total do sal:

BA → B+ + A-

Importante: Observe que o íon B+ é comum à base e ao sal.

Ao juntarmos a esta solução uma base forte, esta irá liberar íons OH-, que serão consumidos pelo equilíbrio:

Como consequência, este equilíbrio desloca-se para a esquerda, e com isso a basicidade da solução não aumenta e o pH não sofre variação. Perceba que não irá faltar o íon B+ para que o equilíbrio acima se desloque para a esquerda, uma vez que a dissociação do sal BA → B+ + A- fornece uma boa reserva deste íon.

Se juntarmos à solução tampão um ácido qualquer, este irá se ionizar colocando íons H+ em solução. Estes íons H+ serão consumidos pelos íons OH- resultantes da dissociação da base, e, desta forma, a acidez não aumenta e o pH não muda.

H+ + OH- → H2O

Perceba que não irão faltar íons OH- para reagir com o H+ do ácido, pois a base BOH é fraca, e o estoque de fórmulas BOH que continuará se dissociando e fornecendo OH- é muito grande.

Desta forma, conseguimos compreender que a solução tampão só resistirá às variações de pH até que toda base BOH ou todo sal BA sejam consumidos. A resistência que uma solução tampão oferece às variações de pH recebe o nome de efeito tampão.

Caso a solução tampão fosse constituída por um ácido fraco e um sal derivado deste ácido, a explicação para o comportamento desta solução seria semelhante à anterior.

Concluímos, então, que uma solução tampão é usada sempre que se necessita de um meio com pH praticamente constante e preparada dissolvendo-se em água:

Um ácido fraco e um sal derivado deste ácido; Uma base fraca e um sal derivado desta base.

  A equação central para as soluções-tampão é a equação de Henderson-Hasselbalch, a qual consiste meramente em um rearranjo da expressão da constante de equilíbrio Ka para a dissociação de um ácido,

HA↔H+ + A-

Ka = [H+] [A-] / [HA]

Isolando [H+] e tomando o logaritmo resultante da expressão com as definições de pH e pKa, obtemos:

pH = pKa + log ([A-] / [HA]) Se a solução é preparada com uma base fraca B e seu ácido conjugado,a equação de Henderson-Hasselbalch tem a forma:

pOH = pKb + log ([BH+] / [B]) ou pH=pKa + log([B] / [BH+])

Essa equação indica que o pH de uma solução que consiste de um par ácido fraco/base conjugada pode ser calculado sempre que soubermos o pKa.

EXERCÍCIOS

1- Um litro de solução tampão contém 0,2 mol/L de acetato de sódio e 0,2 mol/L de ácido acético. Ao acrescentar hidróxido de sódio, o pH da solução alterou para 4,94. Considerando que o pKa do ácido acético é de 4,76 a 25ºC, a mudança no pH da solução tampão é de, aproximadamente,

a)1,94.

b)0,20.

c)0,18.

d)1,76.

2- Para preparar uma determinada solução, foram misturados 2,0 mols de CH3COOH e 1,0 mol de NaOH, completando-se o volume com água, até 1,0 L. Ao final do processo, espera-se que a solução resultante:

I. possua propriedade tamponante.II. mude para azul a cor do papel tornassol vermelho.III. tenha caráter ácido.

Está correto o que se afirma SOMENTE em:Dados:

CH3COOH é um ácido fracoNaOH é uma base forte

a)I.b)II.c)III.d)I e II.e)I e III.

3- Uma solução tampão é obtida pela mistura de ácidos fracos e de suas bases

conjugadas. Esta solução apresenta a propriedade de resistir às variações de pH, quando a ela, são adicionados pequenas quantidades de ácidos ou bases. Em um tampão contendo: ácido acético 0,50 M (HC2H3O2, Ka=1,8 10–5) e acetato de sódio 0,50 M (NaC2H3O2), qual será a concentração de íons [H+]?

a)0,5 10–5M b)0,9 10–5M c)1,4 10–5M d)1,8 10–5M e)2,2 10–5M

4- Qual é o pH aproximado de uma solução obtida através da mistura de 100 mL de uma solução aquosa de HCN 1 x 10-2mol/L com 100 mL de uma solução aquosa de KCN 5 x 10–2mol/L sabendo que o Ka do HCN é 4,9 x 10–10 (pKa = 9,31)?

(Dados: log 5 0,7)a) pH = 2b) pH = 12c) pH = 10d) pH = 7e) pH = 4

5- Uma solução tampão é 0,20 mol L-1 em ácido acético e acetato de sódio. Calcule a mudança de pH após adição de 1,0 mL de ácido clorídrico 0,10 mol L-1 a 10 mL dessa solução.

6- Qual massa de formiato de sódio precisa ser adicionada a 400,0 mL de ácido fórmico 1,00 mol L-1 para produzir uma solução tampão que tenha um pH de 3,50?

7- Descobrir o pH de uma solução tampão formada por ácido acético 0,01M e acetato de sódio também 0,01M . Dado: log2 =0,3 e Ka = 2.10-5

8- Uma solução-tampão contém 0,1 mol/L de CH3COOH e 0,1 mol/L de CH3COONa. Sabendo que a constante de ionização do ácido vale 1,8.10-5 . Determine o pH dessa solução. (Dado; log1,8 = 0,26)

9- Determine o pH de uma solução tampão constituída por ácido acético 0,1M e acetato de sódio 0,01M. Dado: Ka=2x10-5 log 2=0,3 log 5=0,7

10- Calcule o pH de uma solução tampão formada por hidróxido de amônio 0,2M e cloreto de amônio 0,02M.Dado: Kb=2x10-5 log 2=0,3 log 5=0,7

11- Descubra o pH de uma solução tampão formada por ácido carbônico 0,5M e bicarbonato de sódio 0,05M.Dado: Ka=5x10-7 log 2=0,3 log 5=0,7

12- Em relação a um sistema tampão formado por ácido cloroso/clorito de sódio, calcule o pH da solução tampão cuja concentração de ácido cloroso é igual a 0,0200 mol/ L e a de clorito de sódio é igual a 0,0100 mol/ L. (Ka = 1,0 x 10-2)

13- Calcule o valor do pH da solução tampão cuja concentração de NH4Cl é 0,0400 mol L-1 e a de NH3 é 0,0300 mol L-1. (Kb = 1,75 x 10-5)

14- (a) Qual o valor do pH após a adição de 0,0500 mol de H+ a 0,500 litro do tampão ácido acético/acetato na qual as concentrações de ácido acético (H3CCOOH) e íon acetato (H3CCOO-) são iguais a 1,00 mol L-1 (Ka para ácido acético é 1,8x10-5)?

(b) Qual o valor do pH após a adição de 0,0100 mol de OH- a 0,500 litro do tampão ácido acético/acetato na qual as concentrações de ácido acético (H3CCOOH) e íon acetato (H3CCOO⎯) são iguais a 1,00 mol L-1 (Ka para ácido acético é 1,8x10-5)?

(c) Após a adição de ácido (item a) ou de base (item b) o tampão ainda permanece na região tamponante? Justifique.

15- Qual seria a concentração final de H3O+ se 0,100 mol de NaHSO4 (Ka = 1,0 x 10-

2) e 0,150 mol de Na2SO4 fossem dissolvidos em 1 litro de H2O?(log 1,5=0,18)