DETERMINAÇÃO DE pH E COMPROVAÇÃO DO EFEITO TAMPÃO

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UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ
ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E AMBIENTAIS
ENGENHARIA DE ALIMENTOS E ENGENHARIA QUÍMICA
QUÍMICA ANALÍTICA
EXPERIMENTO 2 - DETERMINAÇÃO DE pH E COMPROVAÇÃO DO
EFEITO TAMPÃO
Acadêmicos:
Giovana Pasinato
Vicente Damo
Vinicius David
Docente:
Jaqueline Scapinello
Chapecó, 24 de Outubro de 2021
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1. Introdução
Em 1900 Hubert e Fernbach, em estudos com a enzima amilase, descobriram que a
solução de ácido fosfórico parcialmente neutralizada, agia como uma proteção contra
mudanças da acidez e alcalinidade, esta resistência sobre a mudança de concentração
hidrogeniônico, foi descrita como “ação tamponante”. Este conceito surgiu de estudos
bioquímicos e da necessidade do controle de pH (BOSKA, 2011).
Segundo Harris (1999) uma solução tampão resiste à mudança de pH, quando ácidos
ou bases são adicionados ou quando ocorre uma diluição. Essas soluções são constituídas por
uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada ou uma base fraca e seu ácido
conjugado (FIORUCCI, et al. 2001). Isso ocorre, pois a base ou o ácido fraco pouco se
ionizam, e a presença do par conjugado desloca o equilíbrio no sentido de formação de mais
íons da base ou ácido fraco, desta forma ficando mais estável o pH (RIBEIRO E HAMDAR,
2015).
O tampão ácido, composto por um ácido fraco e um sal derivado, exemplo: ácido
carbônico fraco ( ) e bicarbonato de sódio, sal derivado ( , formam os𝐻
2
𝐶𝑂
3
𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3
)
seguintes equilíbrios:
𝐻
2
𝐶𝑂
3 (𝑎𝑞)
 ↔ 𝐻
(𝑎𝑞)
+ + 𝐻𝐶𝑂
3 (𝑎𝑞)
−
𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3 (𝑎𝑞)
 ↔ 𝑁𝑎
 (𝑎𝑞)
+ + 𝐻𝐶𝑂
3 (𝑎𝑞)
−
E o tampão básico composto por uma base fraca e um sal derivado, exemplo:
hidróxido de amônio fraco e cloreto de amônio, sal derivado , esses(𝑁𝐻
4
𝑂𝐻) (𝑁𝐻
4
𝐶𝑙)
compostos formam o seguinte equilíbrio:
𝑁𝐻
4
𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
↔ 𝑁𝐻
4 (𝑎𝑞)
+ + 𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
−
𝑁𝐻
4
𝐶𝑙
(𝑎𝑞) 
↔ 𝑁𝐻
4 (𝑎𝑞)
+ + 𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
−
(RODRIGUES, 2016).
O presente artigo tem por objetivo o conhecimento das soluções tampão e seu
comportamento diante adição de bases e ácidos fortes.
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2. Materiais e métodos
Para a preparação da solução tampão, adicionou-se hidróxido de sódio (NaOH) em
uma solução de ácido acético 0,67 M, para obter uma concentração de 0,3375 M em 300 ml
calculou-se a massa de NaOH, sendo: g.𝐶 = 𝑚𝑀𝑀 = 0, 3375 = 
𝑚
 39,997 𝑥 0,3 = 4, 049
Dissolveu-se diretamente o NaOH em 300 ml de ácido, formando-se a solução tampão. A
partir dessa solução, preparou-se outras duas em balões volumétricos de 100 ml, usando-se a
pipeta volumétrica fez-se diluições de 10 e 100 vezes, com volume final de 100 ml.
Enumerou-se 4 béqueres de 250 ml, sendo 1a 100 ml de água destilada; 2a 100 ml de
solução tampão 0,67 mol/L; 3a 100 ml de solução tampão 0,067 mol/L e 4a 100 ml de
solução tampão 0,0067 mol/L.
Com ajuda de uma bureta de 25 ml, adicionou-se as quantidades indicadas de ácido
clorídrico (HCl) 0,1 mol/L e mediu-se o pH das soluções preparadas utilizando o
PH-METRO, verificando-se a capacidade tamponante.
Repetiu-se o mesmo procedimento, porém com a utilização de NaOH 0,1 mol/L e
mediu-se o pH das soluções preparadas.
3. Resultados e discussões
A importância do conhecimento de soluções tamponantes que mantenham o pH
constante frente a adição de ácidos e bases, principalmente em processos laboratoriais e
biológicos. Em práticas farmacêuticas, requerem este tipo de solução para minimizar a
degradação do medicamento, além de estarem em conformidade com as normas (TOMBINI,
et al, 2018).Em sistemas biológicos, é fundamental para manter o metabolismo em equilíbrio,
o sangue e o citoplasma, por exemplo, possuem pH definido em torno de 7,4 graças a
presença de substâncias tamponantes desenvolvidas (ZAMBOM, 2015).
A solução tampão estudada é a mistura de ácido acético, C COOH, e acetato de𝐻
3
sódio, C COONa. Pelo acetato de sódio ser um sal, ele se dissocia totalmente em água,𝐻
3
gerando íons sódio e íons acetato, que é a base conjugada do ácido acético.
CH3COOH + CH3COONa ↔ 2CH3COO- + H+ + Na+
O ácido acético estará em equilíbrio quando.
CH3COOH ↔ CH3COO- + H+
ou
CH3COONa ↔ CH3COO- + Na+
3
Utilizando a seguinte equação chegamos em um Ka=1x10-5
Assim, é possível verificar o que acontece com uma solução tampão, composta por ácido
acético e acetato de sódio, quando a ela for adicionado um ácido ou uma base fortes.
Para a adição de ácido forte teremos:
CH3COO- + H+ ↔ CH3COO𝐻(𝑎𝑞)
Se um ácido forte for adicionado os íons H3O+ por ele liberados são quase que totalmente
consumidos pela base conjugada, mantendo uma mudança de pH quase insignificante
desde que a quantidade de ácido adicionado seja muito menor do que a de base conjugada
presente na solução.
Para a adição de uma base forte:
CH3COO + OH- ↔ CH3COOH + H2O𝐻(𝑎𝑞)
já para a adição de uma base forte ao tampão, essa consumirá os íons de H3O+ originados pela
ionização do ácido fraco do tampão, acontecendo uma ionização posterior do ácido fraco para
que possa se restabelecer o equilíbrio. também será insignificante a mudança do pH se a
quantidade da base for menor do que do ácido fraco presente na solução.
As medições do pH utilizando o HCl como titulante realizadas podem ser observadas
na Tabela 1.
Tabela 1 - pH das soluções com HCl 0,1 mol/L
Volume do
titulante (mL)
Solução 1a
pH- 7,95
Solução 2a
pH- 4,63
Solução 3a
pH- 4,57
Solução 4a
pH- 4,29
0,1 4,07
0,5 3,08
1,0 2,96 4,25
1,5 2,70
2,0 3,88
2,5 2,52
3,0 4,49 4,46 3,10
4
4,0 2,31 2,71
5,0 2,31
6,0 4,47 4,35 2,09
8,0 1,98
9,0 4,45 4,25
12,0 4,44 4,16 1,85
15,0 4,40 4,05 1,70
18,0 3,89 1,69
20,0 4,38 3,80
21,0 1,52
22,0 3,65
25,0 4,36 3,36 1,45
Fonte: Autores, 2021.
Os valores registrados na tabela acima originaram a Figura 1.
Figura 1 - pH por volume de titulante HCl para diferentes soluções
Fonte: Autores, 2021.
Pode-se observar que a solução 1a, água destilada, possui maior pH antes da adição
de HCl, porém é o pH que possui a maior diferença quando o titulante é adicionado, até sua
relativa estabilidade. Já as outras soluções, que são soluções-tampões, possuem pH inicial
menor, entretanto a ação do HCl sobre o pH é menor em relação à água destilada. Percebe-se
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também que quanto menor a concentração da solução-tampão, maior é o efeito do HCl no pH
da solução.
As medições do pH utilizando NaOH como titulante foram registradas na Tabela 2.
Tabela 2 - pH das soluções com NaOH 0,1 mol/L
Volume do
titulante (mL)
Solução 1b
pH- 7,14
Solução 2b
pH- 4,45
Solução 3b
pH- 4,49
Solução 4b
pH- 4,57
0,1 6,81
0,5 6,77
1,0 9,93 4,85
1,5 10,45
2,0 5,11
2,5 11,25
3,0 4,48 4,58 5,45
4,0 11,67 6,47
5,0 11,02
6,0 4,52 4,70 11,42
8,0 11,74
9,0 4,50 4,77
12,0 4,54 4,86 12,01
15,0 4,56 4,95 12,08
18,0 5,02 12,20
20,0 4,56 5,03
21,0 12,30
22,0 5,12
25,0 4,58 5,23 12,41
Fonte: Autores, 2021.
As informações presentes na Tabela 2, originaram a Figura 2.
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Figura 2 - pH por volume de titulante NaOH para diferentes soluções
Fonte: Autores, 2021.
Nota-se que assim como na titulação realizada anteriormente, o pH inicial da água
destilada é maior, porém sofreu maior efeito da ação do NaOH. Enquanto as soluções
contendo solução-tampão possuem pH inicial menor, entretanto sofrem menos alterações no
pH com a adição do titulante. Assim como na titulação de HCl, a concentração da
solução-tampão interfere na ação do NaOH, sendo o pH da solução com maior concentração
pouco alterado com a adição do titulante, já a solução menos concentrada sofrendo mais
alterações no pH.
4. Conclusão
Com base nos resultados obtidos conclui-se que a solução tampão se mostrou efetiva
para a adição de ácido clorídrico, e também para as diluições da mesma em 10x e
100x. Já para a adição de hidróxido de sódio percebe-se que apresentou efetividade, e
na diluição de 10x mas para a de 100x não foi eficaz, isso pode ter ocorrido devido
alguma contaminação durante o manuseio das vidrarias.
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5. Memória de cálculos
Cálculo da massa de NaOH
𝐶 = 𝑚𝑀𝑀
0, 3375 = 𝑚39,997 𝑥 0,3𝑚 = 4, 049 𝑔
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REFERÊNCIAS
BOSKA, R. Solução Tampão: Eficiência e Faixa de pH de Solução de um Tampão.
UNIOESTE, Toledo - PR, 2011.
FIORUCCI, A.R. et al. O Conceito de Solução Tampão. Química nova na escola, n° 13,
2001.
RIBEIRO, A. e HAMDAR, Y. Solução Tampão. UNIBRASIL, 2015.
RODRIGUES, A. Solução Tampão. 2016.
TOMBINI, J. et al. Soluções Tampão: Preparo e Avaliação de sua Eficiência. Anuário
pesquisa e extensão UNOESC, Xanxerê - SC, 2018.
ZAMBOM, F.F.F. Bioquímica: Tampão e Proteínas. Artigos de Biologia, 2015.
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