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Atualizado em 23/05/2003

SOLUO TAMPO: PREPARAO E PROPRIEDADESINTRODUO TERICA Uma soluo-tampo consiste de um par cido fraco/base conjugada que resiste a variaes no pH quando pequenas quantidades de cidos ou bases lhe so adicionadas ou quando ocorre diluio. Os qumicos utilizam tampes toda vez que necessitam manter o pH de uma soluo em um nvel constante e pr-determinado. Os bioqumicos so particularmente interessados em tampes pois o funcionamento dos sistemas biolgicos criticamente dependente do pH. A equao central para as solues-tampo a equao de HendersonHasselbalch, a qual consiste meramente em um rearranjo da expresso da constante de equilbrio Ka para a dissociao de um cido, HA = H+ + A- , [H + ].[ A ] Ka = [HA ] .

Isolando [H+] e tomando o logaritmo da expresso resultante, obtm-se [H + ] = K a .[HA ] [A ]

[A ] log[H + ] = log K a + log [HA ] Finalmente, usando as definies de pH e pKa , escreve-se [A ] pH = pK a + log [HA ] . (Eq. de Henderson-Hasselbalch) Se a soluo preparada com uma base fraca B e seu cido conjugado, a equao de Henderson-Hasselbalch tem a forma [B] pH = pK a + log [BH + ] . Essa equao indica que o pH de uma soluo que consiste de um par cido fraco/base conjugada pode ser calculado sempre que soubermos o pKa

Note que o pKa aplica-se s formas cidas HA ou BH .

+


da forma cida e a razo entre as concentraes da base e do cido conjugados. A adio de cido ou base a uma soluo tampo interfere com os seguintes equilbrios, exemplificados para o caso de um cido fraco HA e sua base conjugada, A-: HA + H2O = A+ H3O+

A- + H2O = HA + OHNesta experincia voc ir inicialmente preparar a soluo-tampo acetato que consiste no par conjugado CH3COONa e CH3COOH. A seguir voc testar as propriedades dessa soluo tampo (com respeito adio de cidos e bases e diluio), comparando-as com as de uma soluo aquosa no-tamponada de pH similar. Na prtica, quando misturamos as quantidades calculadas do cido e da base conjugados para preparar um tampo, o pH resultante no exatamente o esperado. A principal razo dessa discrepncia que o pH governado pelas atividades do cido e da base conjugados, e no por suas concentraes. Por esse motivo, aps preparar o tampo com as quantidades calculadas, em geral faz-se necessrio um pequeno ajuste no pH (pela adio de uma soluo bsica ou cida diludas) para obter o pH desejado. Nesta prtica no faremos isto, pois o objetivo entender como o tampo funciona e no prepar-lo com o pH exato. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL I Preparao das Solues Tampes A partir de cido actico concentrado (98,8% p/p, 1,05 g/cm3, 60,05 g/mol), cuja concentrao molar 17,45 M, prepare 0,5 L de soluo de cido cetico 1M. Prepare 200mL de cada uma das seguintes solues tampes acetato/cido actico e usando a equao de Henderson-Hasselbalch, calcule o pH esperado para cada uma delas: a) b) c) d) e) f) 0,002 M em CH3COONa 0,020 M em CH3COONa 0,100 M em CH3COONa 0,300 M em CH3COONa 0,500 M em CH3COONa 0,580 M em CH3COONa e e e e e e 0,588 M em CH3COOH 0,580 M em CH3COOH 0,500 M em CH3COOH 0,300 M em CH3COOH 0,100 M em CH3COOH 0,020 M em CH3COOH

Utilizando o peagmetro determine o pH de cada uma das solues.


II Determinao da capacidade tamponante das solues tampes Para cada uma da 6 solues tampes preparadas proceda conforme abaixo. 1) Adio de um cido forte Prepare 100 mL de HCl 1 M a partir de HCl concentrado (cuja concentrao 12,1 mol/L). A uma alquota de 50 mL da soluo tampo preparada adicione 1 mL de HCl 1M. Considerando o equilbrio CH3COO- + H+ = H3COOH + H2O , calcule qual o pH esperado da soluo aps a adio do HCl e complete a tabela abaixo. CH3COOMols iniciais Mols finais Mea o pH da soluo resultante. Compare com o valor calculado e discuta os motivos para possveis diferenas. Utilizando os valores experimentais de pH calcule qual foi a variao de pH da soluo tampo aps a adio do cido: pH = pH (final) pH (inicial). 2) Adio de uma base forte Tome outra alquota de 50 mL da soluo tampo preparada e adicione a ela 1 mL de NaOH 1,0 M. Considerando a reao de hidrlise do nion acetato, CH3COOH + OH= CH3COO- + H2O , H+ CH3COOH

calcule qual o pH esperado da soluo aps a adio do NaOH e complete a tabela abaixo. CH3COOH Mols iniciais Mols finais Mea o pH da soluo resultante. Compare com o valor calculado e discuta os motivos para possveis diferenas. Utilizando os valores experimentais de pH calcule qual foi a variao de pH da soluo tampo aps a adio do cido: pH = pH (final) pH (inicial). OHCH3COO-


Com os dados obtidos experimentalmente preencha a tabela abaixo. Adio de cido Soluo pH inicial pH final a b c d e f pH Adio de base pH inicial pH final pH

Construa um grfico de pH em funo do pH inicial da soluo tampo. Discuta o efeito da composio das solues sobre a capacidade tamponante.

2) Efeito da diluio sobre a capacidade tamponante Tome a soluo tampo que apresentou a maior capacidade tamponante e a partir dela prepare duas solues diludas, empregando os fatores de diluio 1:2 e 1:10. Determine o pH das solues diludas e compare com o valor medido para a soluo original. Discuta a razo para as possveis diferenas, analisando as condies de validade da equao de Handerson-Hasselbalch e a forma como todos os fatores nela envolvidos podem ser afetados pela diluio. Discuta o que ocorreria com o pH de uma soluo no tamponada submetida s mesmas diluies. Soluo a Diluio 1: 2 pH inicial pH final pH Diluio 1:10 pH inicial pH final pH

Profa. Maria Alice Santanna dos Santos Departamento de Fsica CCNE Universidade Federal de Santa Maria


BIBLIOGRAFIA 1) A. Vogel, Qumica Analtica Qualitativa, Editora Mestre Jou, So Paulo (1981) Ver. p. 60. 2) P. W. Atkins e L. Jones, Princpios de Qumica: questionando a vida moderna e o meio ambiente, Bookman, Porto Alegre (2001). Ver Cap. 11. 3) J. B. Russel, Qumica Geral, Editora McGrawHill, So Paulo (1982) Ver. Cap. 16, p.521. 4) D. A. Skoog, D. M. West e F. J. Holler, Fundamentals of Analytical Chemistry, Saunders College Publishing (1997). Ver Chapter 10, p. 200. 5) D. Harris, Exploring Chemical Analysis, W. H. Freeman and Company, N. York (1997) Ver. Chapter 10.

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