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$: Soluções Tampão - dulce- · PDF fileEfeito tampão de uma solução e a sua composição As soluções-tampão podem ter diversas composições: • mistura de ácido fraco de Bronsted-sal$
Soluções Tampão

O que é uma solução-tampão

Soluções-tampão são soluções que não apresentam

variação significativa de pH por adição de pequenas

quantidades de ácido ou de base fortes.

27-11-2011 Dulce Campos 2

Efeito tampão de uma solução e a sua composição

As soluções-tampão podem ter diversas

composições:

• mistura de ácido fraco de Bronsted-sal da base

conjugada;

• mistura de base fraca de Bronsted-sal do ácido

conjugado;

• ácido forte;

• base forte. 27-11-2011 Dulce Campos 3

Solução Tampão

Para evidenciar o comportamento das

soluções-tampão ter-se-á de comparar a variação

do valor de pH que ocorre em água desionizada e

em cada uma destas soluções, por adição de

pequena quantidade de ácido ou de base forte.


Mistura de ácido fraco-sal da base conjugada

Mistura de ácido acético e acetato de sódio, com concentrações 1,0

moldm-3 (na mistura).

1. O sal é muito solúvel em água e está totalmente dissociado:

2. O ácido está parcialmente ionizado porque é um ácido fraco:

Para a mistura ácido acético e acetato de sódio, a adição do sal

faz com que o equilíbrio (1) evolua no sentido inverso (efeito do

ião comum) 27-11-2011 Dulce Campos 5

Mas como explicar o poder tampão desta mistura?

Na solução anterior encontram-se:

• ácido acético praticamente não ionizado e por isso com uma

concentração praticamente igual à inicial (grande reserva ácida);

• CH3COO- com concentração praticamente igual à inicial (grande

reserva alcalina);

• concentrações dos iões H3O+(aq) e HO-(aq) bastante inferiores às

das outras partículas.



1. Quando uma pequena quantidade de ácido forte é

adicionada à solução-tampão, os iões H3O+(aq) irão

reagir com a base (CH3COO-) e o equilíbrio (1) irá evoluir

no sentido inverso:

• aumentando a concentração de CH3COOH;

• .diminuindo a concentração de CH3COO-(aq).

Como consequência, o pH da solução-tampão diminuirá

apenas ligeiramente.



2. Quando se adiciona uma pequena quantidade de base

forte à solução-tampão, e utilizando um raciocínio

análogo ao anterior:

• os iões HO-(aq) irão reagir com os iões H3O+(aq)

(ácido mais forte do que CH3COOH);

• o sistema evoluirá no sentido direto;

• o pH aumentará apenas ligeiramente.


Variação do pH da água e de uma solução-tampão por adição

de um ácido forte.


Conclusões: A. Em qualquer das situações, como as

concentrações iniciais do ácido e da base

conjugadas são muito superiores às

quantidades de H3O+(aq) ou de HO-(aq)

adicionadas, a variação das concentrações é

muito pequena e a variação do pH da

solução-tampão é muito reduzida e muito

inferior à que ocorreria se essa adição fosse

feita à água.


Conclusões


Conclusões:

B.Convém realçar que:

• para soluções-tampão em que existe um par

conjugado ácido fraco-base conjugada, uma

diluição não altera o pH da solução, pois ;

afeta de igual modo a concentração do

ácido e da base conjugada;

• No caso do ácido forte ou de base forte,

uma diluição altera de forma significativa o

pH.


Mistura de base fraca-sal do ácido conjugado

Mistura de amoníaco e cloreto de amónio, com concentrações 1,0 moldm-3 (na

mistura).

O sal está totalmente dissociado, uma vez que é muito

solúvel em água

A base está parcialmente ionizada porque é uma base fraca



O efeito tampão desta solução pode explicar-se do seguinte

modo:

1. Quando uma pequena quantidade de ácido forte é

adicionada à solução-tampão, os iões H3O+(aq) vão reagir

com iões HO- {aq) e o equilíbrio (2) irá evoluir no sentido

direto:

• aumentando a concentração de NH4+(aq);

• diminuindo a concentração de NH3(aq).

Como consequência, o pH da solução-tampão diminuirá apenas

ligeiramente.



Quando uma pequena quantidade de base forte é

adicionada à solução-tampão, os iões HO- (aq) irão reagir

com os iões NH4+(aq) e o sistema evoluirá no sentido

inverso:

• diminuindo a concentração de NH4+(aq);

• aumentando a concentração de NH3(aq).

Como consequência, o pH da solução-tampão aumentará

apenas ligeiramente.


Solução Tampão

A relação entre as concentrações do ácido e da

base conjugada - relação tampão - não varia de

forma significativa e, por essa razão, o pH da

solução-tampão apresenta uma ligeira variação

do valor de pH, o que não acontece se em vez

da solução-tampão for água.


Solução de ácido forte: HCl 0,10 mol dm-3

Um ácido forte como o ácido clorídrico atua como solução-

tampão em situações de pH baixo.

O ácido é forte, está totalmente ionizado, pelo que é fácil

determinar o valor do pH da solução a partir da definição

de pH:

pH = - log [H+(aq)] pH = 1,00 (a 25'C)



1. Quando se adiciona 1,0 cm3 de HNO3 1,0 mol dm-3 a 100

cm3 de solução de HCl 0,10 mol dm-3 o valor do pH altera-

se de 1,00 para 0,96: uma variação de apenas 0,04, sem

qualquer significado.

Esta mesma adição de 1,0 cm3 de HNO3 1,0 mol dm-3 a 100

cm3 de água desionizada altera o pH de 7,00 para 2,00, o que

mostra que a água não tem propriedades tampão.



2. Quando se adiciona 1,0 cm3 de NaHO 1,0 mol dm-3 a 100

cm3 de solução de HCl 0,10 mol dm-3, altera o pH de 1,00

para 1,05.

Esta mesma adição de 1,0 cm3 de NaHO 1,0 mol dm-3 a

100 cm3 de água desionizada altera o pH de 7,0 para

12,0, o que mostra que a água não tem propriedades

tampão.



Relembrando a titulação ácido

forte-base forte e a respetiva

curva de titulação, verifica-se

que, quase até ao ponto de

equivalência, o valor de pH do

titulado aumenta muito

lentamente por adição de

solução alcalina. Neste intervalo

a solução ácida apresenta

propriedades tampão


Capacidade tampão

1. Como se poderá selecionar a melhor solução-tampão?

2. De que depende esta capacidade tampão?

A "melhor" solução-tampão será aquela que apresenta

variações de pH pouco significativas, por adição de maiores

quantidades de ácido ou de base fortes - capacidade

tampão.

Esta capacidade é tanto maior quanto maiores e mais

próximas forem as concentrações do ácido e da base

conjugada.


Capacidade tampão 3. E quando é que esta capacidade tampão pode ser

destruída?

(HA/A-)

(1)

(2)

Se

continuar

a adição

A-

consome-

se

Aumenta

drasticamente

a concentração

de H3O+(aq),

provocando

uma

diminuição

brusca de pH -

destruição da

capacidade-

tampão.


Capacidade tampão

• Uma solução-tampão é destruída quando se adiciona

uma grande quantidade de ácido forte, a qual consome

toda a base e não há possibilidade de neutralizar mais

ácido.

• Uma solução-tampão é destruída quando se adiciona

uma grande quantidade de base forte, a qual consome

todo o ácido e não há possibilidade de neutralizar mais

base.


Capacidade tampão


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