RELATORIO 04 - SOLUÇÃO TAMPÃO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA
RELATÓRIO EXPERIMENTAL VIRTUAL
1. IDENTIFICAÇÃO
Componentes do grupo: João Marcos Barros dos Santos e Gabriela Ferreira de Lima
Turma: Licenciatura 
Nome do Experimento: Preparo e propriedade de solução tampão.
2. INTRODUÇÃO
Solução Tampão é uma mistura formada por um ácido ou por uma base 
Fracos inorgânicos e por um sal inorgânico que apresente o mesmo ânion do ácido ou o mesmo cátion da base. A principal característica de uma solução tampão é o fato de seu pH manter-se praticamente inalterado, mesmo que acrescido de uma certa quantidade de solução contendo um ácido ou umas bases fortes.
 “Normalmente a solução padrão encontrada em muitos laboratórios é a solução tampão de fosfato de potássio, que é feita através da combinação do fosfato e do potássio com a água e ele ocorre em várias formas: monobásica (KH2PO4), dibásica (K2HPO4) e tribásica (K3PO4). Tampões fosfato de potássio neutros podem ser preparados misturando as formas monobásica e dibásica em diferentes proporções, dependendo do pH desejado. Esses tampões são muito utilizados para diversas aplicações e como acontece com qualquer solução tampão, o segredo é saber as quantidades corretas de cada ingrediente para que sua solução de trabalho tenha a concentração adequada." (FIORUCCI et al; 13, MAIO 2001. Pag:18)
Fiorucci (2001), ressalta ainda que, hoje, o conceito de tampão é aplicado nas diversas áreas do conhecimento. Bioquímicos utilizam tampões devido às propriedades de qualquer sistema biológico ser dependente do pH; além disso, em química analítica e industrial, o controle adequado do pH pode ser essencial na determinação das extensões de reações de precipitação e de eletrodeposição de metais, na efetividade de separações químicas, nas sínteses químicas em geral e no controle de mecanismos de oxidação e reações eletródicas. Uma definição mais apresentada, recentemente, por Harris (1999), uma solução tamponada resiste as abrangentes, foi quando ácidos ou bases são adicionados ou quando uma diluição ocorre. Embora haja outros tipos e a mudanças de pH de solução tampão, estas soluções são constituídas geralmente de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada (exemplo: ácido acético e acetato de sódio), ou da mistura de uma base fraca e seu ácido conjugado (exemplo: amônia e cloreto de amônio). (13, MAIO 2001. Pg:19).
As variações de pH ocorridas nas soluções tamponadas são insignificantes quando comparadas àquelas nas não tamponadas. Por esse motivo, essas soluções são utilizadas para manter constante o pH de um sistema e, ainda, no preparo de com valor de pH definido (FIORUCCI, 2001; MARCONATO, 2004).
Em relação ao pH de uma solução tamponete, Fiorucci (2001), exalta que," O pH de uma solução tampão pode ser estimado pela equação de Henderson-Hasselbalch, que é uma forma rearranjada da expressão de equilíbrio de ionização de um ácido fraco (HA) ou de hidrólise de um ácido conjugado (BH+) de uma base fraca." (FIORUCCI et al 13, MAIO 2001. Pag:20).
Já para Marconato (2004)," as soluções tampões são soluções que resistem a mudanças de pH quando a elas são adicionados ácidos ou bases ou quando uma diluição ocorre. Essa resistência é resultado do equilíbrio entre as espécies participantes do tampão. Um tampão é constituído de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada ou de uma base fraca e seu ácido conjugado”. Os tampões têm a propriedade de resistir a mudanças no pH. Isto ocorre porque essas soluções contêm um componente ácido e um básico em sua constituição." (MARCONATO et al; 20, NOVEMBRO 2004. pag: 59).
 
Quando se seleciona um ácido por uma solução tampão, tenta-se escolher um ácido que tem um pKa perto do pll desejado. Isto dará ao tampão quantidades quase equivalentes de ácido e de base conjugada por isso ele será capaz de neutralizar tanto H e OHF quanto for possível.
 
3. OBJETIVOS
· Definir e reconhecer uma solução-tampão;
· Preparar uma solução-tampão de ácido acético/acetato de sódio com pH de 5,2;
· Compreender as propriedades de funcionamento das soluções-tampão;
· Identificar o comportamento químico de soluções tamponadas e não tamponadas frente à adição de um ácido forte (HCl) e uma base forte (NaOH).
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1 Materiais
· Balão volumétrico com tampa (250 mL);
· Balão volumétrico com tampa (50 mL);
· Balança analítica;
· Bastão de vidro;
· Béquer (100 mL) contendo 50 mL de solução de HCl 0,5 M;
· Béquer (100 mL) contendo 50 mL de solução de NaOH 0,5 M;
· Béquer (50 mL);
· Espátula metálica;
· Frasco âmbar (1 L) contendo ácido acético glacial 99%;
· Frasco âmbar (1 L) contendo de solução de HCl 0,5 M;
· Frasco âmbar (1 L) contendo de solução de NaOH 0,5 M;
· Frasco contendo acetato de sódio;
· Funil simples,
· Pipeta graduada (5 mL) com pera;
· Pipeta volumétrica (1 mL) com pera;
· Pipeta volumétrica (25 mL) com pera;
· Pisseta (500 mL) contendo água destilada;
· pHmetro de bancada;
· Vidro de relógio.
4.2 Pré Teste
1. Em uma solução-tampão formada por hidróxido de amônia, NH3(aq) (base fraca), e cloreto de amônio, NH4Cl(s) (sal), os reagentes têm em comum o cátion amônio (NH4+). Em solução, a concentração do íon amônio é majoritariamente proveniente da dissociação do sal, uma vez que a dissociação da base é fraca.
a) IV. a adição de pequenas quantidades de base forte é compensada com a formação de H2O. 
		A adição de pequenas quantidades de base forte ocasiona aumento de íons hidroxila (provenientes da dissociação da base forte), que têm grande atração por cátions. Assim, serão neutralizados por reação com íons amônio (NH4+), provenientes da dissociação do sal, levando à formação de NH4OH(aq) em solução. Já a adição de pequenas quantidades de ácido forte ocasiona aumento de íons hidrogênio em solução, que reagem com moléculas de água, formando íons hidrônio (H3O+), os quais serão neutralizados por íons OH– provenientes da dissociação da base fraca (NH4OH), levando à formação de H2O em solução.
2. O conceito original (século XX) de ação tamponante surgiu de estudos bioquímicos e da necessidade de controle do pH em diversos aspectos da pesquisa biológica. Atualmente, temos uma definição mais abrangente, na qual uma solução-tampão de caráter ácido:
a) As alternativas corretas são Somente I e IV. Uma solução-tampão de caráter ácido é formada pela mistura de um ácido fraco e seu sal correspondente (base conjugada). Além disso, a adição de uma base forte no tampão promove o aumento da concentração de íons hidroxila, que serão neutralizados pela base conjugada presente no tampão.
3. A principal função de um tampão é absorver o excesso de íons hidrogênio e hidroxila presentes no meio reacional e, dessa forma, controlar o valor de pH da solução. Indique a opção em que são apresentadas as substâncias que podem compor uma solução-tampão com caráter básico.
b) MgOH e MgCl2. O hidróxido de magnésio é uma base fraca, e o cloreto de magnésio é seu ácido conjugado correspondente. Ao misturar esses dois reagentes, tem-se a formação de um tampão com caráter básico.
4. O pH do sangue de um indivíduo, em uma situação de tranquilidade, é igual a 7,5. Quando esse indivíduo se submete a exercícios físicos muito intensos, ocorre a hiperventilação. Na hiperventilação, a respiração, ora acelerada, retira muito CO2 do sangue, podendo até provocar tontura. Admita que, no sangue, ocorra o equilíbrio:
 
CO2 + H2O ↔ HCO–3 + H+
Em uma situação de hiperventilação, a concentração de H+ no sangue e o pH deste tendem, respectivamente, a:
b) diminuir; ser maior que 7,5. A concentração de gás carbônico no sangue está diretamente associada com a concentração de H+, de modo que seu aumento acarreta no aumento de H+. Na hiperventilação, há uma diminuição de CO2. Portanto, uma diminuição de H+ e, consequentemente, a elevação do pH.
5. O indicador pode ser um reagente ou um produto da reação envolvida, uma substância diferente de outras no sistema, e ainda ser adicionadointencionalmente para alterar a aparência do meio através de mudanças: Segundo o Princípio de Le Chatelier, “quando se aplica uma força sobre determinado equilíbrio químico, a sua tendência é se reajustar para minimizar os efeitos dessa força, procurando voltar à situação de equilíbrio inicial” (SKOOG, 2001; ATKINS; JONES, 2012).
Ao se dissolver acetato de sódio em uma solução de ácido acético, o grau de ionização do ácido e o pH da solução, respectivamente:
b) diminui; aumenta. O ácido acético tem baixa ionização em meio aquoso. A adição de acetato de sódio fará com que a ionização do ácido acético seja ainda menor, devido ao efeito do íon comum (acetato), que deslocará o equilíbrio de dissociação do ácido acético no sentido de sua formação, e não da ionização, conforme preconizado pelo Princípio de Le Chatelier. Diminuir a ionização do ácido implica diretamente a diminuição da [H+] do meio e, portanto, o aumento do pH.
4.3 Procedimento experimental
	
	Inicialmente é realizado a higienização das mãos na pia e logo em seguida é pego os EPI’s – Equipamento de segurança individual.
	
	São selecionados os seguintes EPI’s: Jaleco, Luva de proteção, óculos de proteção transparente e mascara.
	
	 Realizado os procedimentos, inicia-se o preparo da solução de ácido acético 1mol/L, onde com o auxílio do bastão de vidro deve ser transferido o ácido acético glacial para o béquer de 50 mL. Em seguida, com auxílio de uma pipeta graduada de 5 mL com pera, deve ser coletado 2,9 mL do ácido contido no béquer e desprezado no balão volumétrico de 50 mL. Na qual após isso, deve ser completado o volume do balão volumétrico até a marca de 50 mL com a água destilada da pisseta.
	
	Logo após, deve ser realizado a pesagem do Acetado de Sódio - C2H3NaO2, na qual deve ser ligado a balança, ter colocado o vidro de relógio sobre ela e realize a tara. Em seguida, com a espátula metálica, deve ser coletado o acetato de sódio e despejado sobre o vidro de relógio.
Obs.: Caso necessário, repita o procedimento até obter a massa de 9,8 g de acetato de sódio.
	Havendo finalizado a pesagem do acetato de sódio, deve ser iniciado o preparo da solução tampão de ácido acético/acetato de sódio, onde com auxílio de uma pipeta volumétrica de 25 mL com pera, deve ser coletado 25 mL da solução de ácido acético 1 mol/L contido no balão de 50 mL. Logo em seguida, deve ser desprezado o conteúdo da pipeta no balão volumétrico de 250 mL.
	Logo após, deve ser colocado o funil de vidro no balão de 250 mL e despejado o acetato de sódio no vidro de relógio nele. Então, complete o balão até o volume de 250 mL com água destilada. Em seguida, tampe o balão e homogeneíze o seu conteúdo.
CONFORME ORIENTADO PELO ROTEIRO O PROXIMO ITEM SERIA O ITEM: 5 – DETERMINANDO O PH DA SOLUÇÃO TAMPÃO, seguindo o que foi orientado o sistema logo no inicio apresenta um bloqueio no momento que deve se colocado os 25ml na solução tampão em uma proveta de 25mL, impossibilitando o desenvolvimento.
ANALISANDO OS RESULTADOS
1. De acordo com o que foi observado no experimento, preencha a tabela abaixo:
Para CH3COOH:
d=1,059 g/cm3 
MM = 60,052 g/mol =>
m =d.v
m= 1,059.cm-3 2.9cm3
m= 3,045 g de CH3COOH
Em 2,9 mL => n= 3,045/60,052 g.mol-1
 n= 0,0507 mol
C= 0,0507mol/0,0029L = 17,48 mol.L-1 
C₂ = C₁V1/V2 
C2= 17,48 . 2,9/50 
C2= 1mol.L-1
Logo, a solução inicial de ácido acético tem concentração 1mol.L-1.
Para acetato de sódio:
massa = 9,8g => 
n= 9,8g/82,03 g.mol -1
n = 0,12 mol
Concentração do CH3COOH e CH3COO- na solução de 250ml: 
[CH₂COOH]: 
C₂ = C₁V₁/ V2
C₂ =1 mol. 25 mL/ 250mL
C2= 0,1 mol.L-1
[CH3 COO] = 0,12 mol/ 0,25L
[CH3 COO] = 0,48 mol.L-1
 bequér : 25 ml de Tampão + 1ml HC:
n(H3O+) = [H30+].V = 0,5 mol.L-1. 0,001L = 0,0005mol/L
n (CH3COO-)in = 0,48.0,025 =0,012 mol
n (CH3COOH)in = 0,1. 0,025 = 0,0025 mol.
n(CH3COO-)=n(CH3COO-)in-n(H3O+)= 0,10115 mol 
 n (CH3COOH) = n(CH3COOH)in + n(H3O+) = 0,003 mol.
=> [CH3COO-] = 0.0115mol/ 0,026L
[CH3COO-] = 0,44 mol.L-1
=> [CH3COOH] = 0,003 mol/0,026 L
[CH3COOH] = 0,115 mo. L-1
PH = 4.75 + log 0,44/ 0,115
PH = 5,33
[CH3COOH] = 0,1 mol.L-1
[CH3COO-)] = 0,48 mol. L-1 
Determinação do pH dessa solução Tampão:
(pKa/CH3COOH=4,75)
pH= 4,75 + log 0,48/01
pH=5,43
Determinação do pH da soluções:
1º béquer: 25ml de Água + HCl a 0,5 mol.L-1.
[HCl]: C₂ = C₁V₁/V2
C₂ = (0,5 mol.L-1. 1Ml) / 26ml
C₂ = 0,0192 mol.L-1
HCl+H2O -> H3O++Cl- 
 (0,0192 mol.L-1)
=> pH = -log[H3O+]= -log 0,0192
pH= 1.71
0,5.1= C2.26
0,5 /26= C2
0,019=C₂
C₂=0,019
POH = -log[0,019]
POH = 1,72
PH=14-1,72
 PH = 12,28
2. Escreva a equação que descreve a reação que ocorre quando é adicionado 1 mL de HCl à solução tampão de ácido acético/acetato de sódio.
HCl + NaCH3COO → NaCl + CH3COOH
3. Escreva a equação que descreve a reação que ocorre quando é adicionado 1mL de NaOH à solução tampão de ácido acético/acetato de sódio.
CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
4. CONCLUSÃO
Por tanto, concluímos que uma solução tampão é uma mistura usada para evitar que o pH ou o pOH do meio sofra variações quando for adicionado ácidos fortes ou bases fortes. Ou seja, a solução tamponada é resistente às variações de pH.
Na escala de pH uma solução neutra (ou água pura) possui um pH de 7. Abaixo disso, são consideradas as soluções ácidas. Por outro lado, as que estão acima do pH 7 são chamadas de solução básicas.
Foi possível observar algumas características dos tampões e compara-las com outras substancias, como a água. Mostrando que somente a solução tampão consegue manter o pH constante na presença de um ácido ou base forte, enquanto que a água tem mudanças bruscas no pH.
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5. REFERENCIAS BIBLIOSGRAFICAS 
FOGAÇA, J. R. V. O que é uma solução-tampão? Brasil Escola, [s. d.]. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm. Acesso em: 16 dezembro de 2021. 
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012.
MARCONATO, J. C.; FRANCHETTI, S. M. M.; PEDRO, R. J. Solução-tampão: uma proposta experimental usando materiais de baixo custo. Química Nova na Escola, v. 20, 2004.