SOLUÇÃO TAMPÃO

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QUÍMICA ANALÍTICA APLICADA - QUI 111

Profa. Nedja Suely Fernandes

2014.1 Natal/RN

SOLUÇÃO TAMPÃO

Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 2

SOLUÇÃO TAMPÃO

É uma solução que resiste a uma modificação da

concentração de íon hidrogênio ou de pH, mesmo quando é

adicionado um ácido ou uma base forte.

As soluções mantêm o pH “aproximadamente” constante,

mesmo recebendo ácidos ou bases fortes.

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REQUISITOS PARA UMA SOLUÇÃO TAMPÃO

Duas substâncias são necessárias: um ácido capaz de

reagir com íons OH- adicionado e uma base capaz de

consumir íons H3O+;

O ácido e a base não devem reagir entre si.


TIPOS DE SOLUÇÃO TAMPÃO

Solução formada por um ácido fraco e um sal derivado

desse ácido.

TAMPÃO ÁCIDO

pH < 7

Exemplo: Ácido acético/acetato de sódio

HC2H3O2/NaC2H3O2

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FORMAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO

Solução formada por uma base fraca e um sal derivado

dessa base.

TAMPÃO ALCALINO

pH > 7

Exemplo: Amônia/cloreto de amônio

NH3/NH4Cl


APLICAÇÃO DA SOLUÇÃO TAMPÃO

• Calibração de pHmetro

Fonte: http://www.xtec.net/~gjimene2/llicencia/students/02tecnicas.html

http://bp1.blogger.com/_K8fK5b0XMBA/RzzUCCBPROI/AAAAAAAAABU/dMJAQNl1CMA/s1600-h/ph-metro.jpg

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• Culturas de bactérias

Fonte: http://www.unesp.br/universofisico/figuras/01160106_b.jpg



• Controle de pH de soluções nas quais estão ocorrendo

reações químicas

• Administrados em pacientes gravemente doentes, etc.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/reacoes-inorganicas/imagens/reacoes-inorganicas.jpg

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ACIDOSE

• pH do sangue < 7,4

• Afeta o sistema nervoso resultando em desmaio e até

coma.

• Pode ser causada por doenças respiratórias tais como:

Enfisema devido a elevação da [CO2]

Doenças metabólicas, como a diabete que produz

concentrações anormalmente elevadas de ácidos

orgânicos.


ALCALOSE

• pH anormalmente alto > 7,4

• É muito menos comum

• Hiperventilação (respiração rápida e pesada)

ocasionalmente causa alcalose pela redução da

concentração de CO2 no sangue.

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TAMPONAMENTO DO SANGUE


TAMPÃO ÁCIDO

]OH[HC

]OH][CO[HK

232

2323a

]OH[C

]OH[HCK]O[H

232

232a3

HC2H3O2(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + C2H3O2

-(aq)

7


TAMPÃO ÁCIDO

]OH[C

]OH[HC log K log]O[H log

232

232 a3

Aplicando o logaritmo

]OH[C

]OH[HClogK log]O[H log

232

232a3

Multiplicando por (-1)


TAMPÃO ÁCIDO

][

][log

232

232

OHC

OHHCpKpH a

Como: – log [H3O+] = pH e – log Ka = pKa

][

][log

232

232

OHHC

OHCpKpH a

REARRANJANDO

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TAMPÃO ÁCIDO

Em geral, [ânion] = [Sal] assumindo a completa

dissociação do sal, logo:

][

][log

ácido

salapKpH

Equação de Henderson-Hasselbalch


EXEMPLO

1) Qual é o pH de uma solução tampão de 0,12 mol/L de

ácido lático (HC3H5O3) e 0,10 mol/L de lactato de

sódio? Ka do ácido lático = 1,4 x 10-4.

Resposta

pH = 3,77

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AÇÃO DE UM TAMPÃO ÁCIDO

Solução da ácido acético e acetato de sódio

Considere o equilíbrio

HC2H3O2(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + C2H3O2

-(aq)

O que ocorre se adicionar um ácido ou uma base

forte?



Os íons H3O+ adicionados transferem prótons para os

íons CH3CO2- para formar moléculas de CH3COOH e

H2O.

Como resultado, os íons H3O+ são removidos pelos íons

CH3CO2- e o pH é mantido quase inalterado.

Adição de um ácido forte

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Os íons OH- dessa base removem prótons das

moléculas de CH3COOH, formando H2O e CH3CO2-.

A concentração dos íons OH- permanece quase

inalterada e portanto, a [H3O+] e o pH é também

mantida quase constante.

Adição de uma base forte


ATUAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO

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ATUAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO ÁCIDO


TAMPÃO ALCALINO

NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-

(aq)

3

4b

NH

]][OH[NHK

][NH

][NHK][OH

4

3b

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TAMPÃO ALCALINO

Aplicando o logaritmo

Multiplicando por (-1)

4

3b

NH

][NH log k log]log[OH

][NH

][NHlogK log][OH log

4

3b


TAMPÃO ALCALINO

Como: – log [OH-] = pOH e – log Kb = pKb

REARRANJANDO

]NH[

]NH[logpKpOH

4

3b

]NH[

]NH[logpKpOH

3

4b

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TAMPÃO ALCALINO

Em geral, [cátion] = [Sal], assumindo a completa

dissociação do sal, logo:

][

][log

base

SalbpKpOH


EXEMPLO

1) Determine a [OH-] de uma solução 0,05 mol/L de

amônia, a qual foi adicionada quantidade suficiente de

cloreto de amônio para obter uma [NH4+] igual a 0,10

mol/L. O Kb da base é 1,75 x 10-5.

Resposta

pOH = 5,06 e [OH-] = 8,71 x 10-6 mol/L

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AÇÃO DE UM TAMPÃO ALCALINO

Solução da amônia e cloreto de amônio

Considere o equilíbrio

O que ocorre se adicionar um ácido ou uma base

forte?

NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-

(aq)



Os íons H3O+ adicionados transferem prótons para as

moléculas de NH3 para formar íons NH4+ e,

consequentemente são removidos da solução.

O pH é mantido quase constante

Adição de um ácido forte

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Os íons OH- fornecidos removem prótons dos íons

NH4+ para produzir moléculas de NH3 e H2O.

pH mantido quase constante

Adição de uma base forte


SISTEMAS TAMPONANTES TÍPICOS

TAMPÕES ÁCIDOS pKa

CH3COOH/CH3CO2- 4,75

HNO2/NO2- 3,37

HClO2/ClO2- 2,00

TAMPÕES ALCALINOS pKa

NH4+/NH3

9,25

(CH3)3NH+/(CH3)3N 9,81

H2PO4-/HPO4

2- 7,21

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OBSERVAÇÃO

• Os pHmetros são normalmente calibrados usando-se

uma solução de Na2HPO4(aq) 0,025 mol/L e KH2PO4(aq)

0,025 mol/L

pH = 6,87 a 25 oC


CAPACIDADE TAMPONANTE

A capacidade tamponante, , é a medida de quanto uma

solução resiste a mudanças no pH quando um ácido ou base

forte é adicionado.

A característica mais notável de é que ela alcança um

máximo quando o pH = pKa, ou seja, um tampão é mais

eficaz em resistir à mudança de pH quando pH = pKa

([HA] = [A-]).

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CAPACIDADE DO TAMPÃO E pH

• É a quantidade de ácido ou base neutralizada pelo tampão

antes que haja uma alteração significativa no pH.

• A capacidade do tampão depende da composição do

tampão.

• Quanto maiores são as quantidades de pares ácido-base

conjugados, maior é a capacidade do tampão.

• O pH do tampão depende de Ka.

• Se Ka é pequena (a concentração de ácido não ionizado no

equilíbrio é próxima da concentração inicial).



Na escolha de um tampão para um experimento, deve-se

buscar um cujo pKa seja o mais próximo possível do pH

desejado. A faixa de pH útil é considerada pKa 1

unidade de pH.

A capacidade tamponante pode ser aumentada pelo

aumento da concentração do tampão.

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OBSERVAÇÕES

• A diluição praticamente não modifica o pH da solução;

• Quando a concentração do sal é igual a concentração do

ácido o pH = pKa

• Quando a concentração do sal é igual a concentração da

base o pOH = pKb

• O tampão age efetivamente dentro de uma faixa de 1

unidade de pKa.

pH = pKa 1

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EFEITO DA DILUIÇÃO SOBRE O pH DE SOLUÇÕES TAMPONADAS E NÃO TAMPONADAS

Profa. Nedja Fernandes DQ/UFRN 38

PREPARAÇÃO DE MISTURAS TAMPÃO

• pH 4 - Misturar 102,75 mL de solução 0,2 mol/L de

fosfato dissódico (Na2HPO4.2H2O) com 397,25 mL de

solução 0,1 mol/L de ácido cítrico C6H8O7.H2O;

• pH 7 - Misturar 411,75 mL de solução 0,2 mol/L de

fosfato dissódico (Na2HPO4.2H2O) com 184,25 mL de

solução 0,1 mol/L de ácido cítrico C6H8O7.H2O;

• pH 12 - Misturar 300 mL de solução 0,1 mol/L de

NaOH e 400 mL de solução 0,15 mol/L de fosfato

dissódico (Na2HPO4.2H2O).

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SOLUÇÕES TAMPÃO

COMPOSIÇÃO pH

Ácido fórmico e formiato de sódio 3,7

Ácido benzóico e benzoato de sódio 4,2

Ácido acético e acetato de sódio 4,7

Fosfato monossódico (NaH2PO4) e fosfato dissódico (Na2HPO4) 6,8

Hidróxido de amônio (NH4OH) e cloreto de amônio (NH4Cl) 9,2

Os valores de pH correspondem aos casos em que as concentrações dos dois constituintes da mistura tampão são iguais.

Observação


EXERCÍCIOS

1) Suponhamos que um tampão fosse preparado

dissolvendo-se 1,00 mol de ácido acético (Ka = 1,8 x

10-5) e 1,00 mol de acetato de sódio em água

suficiente para formar um litro de solução. Qual seria

o pH?

Resposta

pH = 4,74

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EXERCÍCIOS

2) Calcule a [H3O+] e pH em uma solução na qual [HNO2] é

0,10 mol/L e a [NO2-] é: a) 0,20 mol/L b) 0,10 mol/L,

c) 0,050 mol/L e d) 0,010 mol/L? Ka = 4,5 x 10-4

Resposta

a) pH = 3,65 b) pH = 3,35 c) pH = 3,05 d) pH = 2,35

a)[H3O+] = 2,24 x 10-4 mol/L b)[H3O+] = 4,47 x 10-4 mol/L

c)[H3O+] = 8,9 x 10-4 mol/L d)[H3O+] = 4,47 x 10-3 mol/L


EXERCÍCIOS

3) O hipoclorito de sódio (NaOCl), o ingrediente ativo de

quase todos os alvejantes) foi dissolvido numa solução

tamponada em pH 6,20. Qual a razão [OCl-]/[HOCl]

nesta solução. Dado pKa = 7,53

Resposta

[OCl-]/[HOCl] = 0,047

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EXERCÍCIOS

4) Considere um tampão preparado pela adição de 0,050

mol de NaC2H3O2 e 0,040 mol de HC2H3O2 (Ka = 1,8 x

10-5) a um litro de água. a) Qual é o pH deste tampão?

b) Qual é o pH depois da adição de 0,010 mol de NaOH

na solução original?

c) Qual é o pH depois da adição de 0,010 mol de HCl na

solução original?

Resposta

a) pH = 4,84 b) pH = 5,04 c) pH = 4,64

Date post:	15-May-2023
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