Solução Tampão - Analítica Experimental I

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Universidade Estadual do Oeste do Paraná
UNIOESTE - Campus de Toledo
Centro e Engenharias e Ciências Exatas – CECE
Química Bacharelado
Química Analítica Experimental I
Solução Tampão:
Preparação e Determinação da Capacidade Tamponante
Thiago Naoki - Acad. Química
Victor Gabriel Balmant de Souza - Acad. Química
Prof. Josiane Caetano
TOLEDO
2021
1.0 INTRODUÇÃO:
Solução tampão é uma solução que permite o deslocamento do equilíbrio químico
diante de adição de ácido ou base, sem que haja qualquer mudança drástica no pH ou
mantenha a variação minimamente possível.
A 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.
As soluções tampão podem ser ácidas ou básicas. Na teoria do pH, meio ácido é
aquele que apresenta pH menor que 7, enquanto meio básico é aquele que apresenta pH
maior que 7. Essas referências são também utilizadas para as soluções-tampão.
Uma solução-tampão ácida é aquela constituída por um ácido fraco, como o ácido
sulfídrico ( ), e por um sal que apresente o mesmo ânion do ácido, como o sulfeto de𝐻
2
𝑆
potássio ( ).𝐾
2
𝑆
Figura 1: Equação de equilíbrio do ácido e do sal da solução ácida.
Analisando as equações da Figura 1, observa-se que o ácido, por ser fraco, ioniza
pouco (seta menor), enquanto o sal, por ser solúvel, dissocia bastante (seta maior).
O valor do pH de uma solução-tampão ácida é sempre menor que 7. Por apresentar
um ácido fraco, no entanto, o pH dessa solução não será muito abaixo desse valor. Ao
receber ácido ou base fortes, seu pH não sofrerá grandes alterações.
Uma solução-tampão básica é aquela constituída por uma base fraca, como o
hidróxido de alumínio , e por um sal que apresente o mesmo ânion do ácido, como[𝐴𝑙(𝑂𝐻)
3
]
o cloreto de alumínio ).(𝐴𝑙𝐶𝑙
3
Figura 2: Equação de equilíbrio da base e do sal da solução básica.
O valor do pH de uma solução-tampão básica é sempre maior que 7. Por apresentar
uma base fraca, essa solução não terá um pH muito acima desse valor. Ao receber ácido ou
base fortes, seu pH não sofrerá grandes alterações.
No estudo de solução-tampão, as fórmulas utilizadas têm como objetivo a
determinação do seu valor de pH. Existem três fórmulas usadas para o cálculo do pH de
soluções-tampão: para solução-tampão ácida, para solução-tampão básica e fórmula geral.
Para a solução-tampão ácida:
Figura 3: Fórmula para cálculo do pH de uma solução tampão ácida.
Onde,
pKa = -log [constante de ionização do ácido]
[sal] = concentração mol/L do sal na solução
[ácido] = concentração mol/L do ácido na solução
Para a solução-tampão básica:
Figura 4: Fórmula para cálculo do pH de uma solução tampão básica.
Onde,
pKb = -log [constante de ionização da base]
[base] = concentração mol/L da base na solução
Obs.: para calcularmos o pH de uma solução-tampão a partir do valor do pOH, basta
utilizarmos a expressão abaixo:
(1)𝑝𝐻 + 𝑝𝑂𝐻 = 14
Pode-se também utilizar a equação geral do pH de solução-tampão:
Figura 5: Fórmula geral para cálculo do pH de uma solução tampão.
A capacidade freadora ou capacidade reguladora ou capacidade tamponante de
uma solução tampão é definida como a quantidade de matéria de base forte ou ácido forte
que deve ser adicionada a um litro de solução tampão para provocar a variação de uma
unidade de pH.
A quantidade de ácido forte ou de base forte que deve ser adicionada a uma solução
tampão para provocar a variação no pH depende não somente da relação das
concentrações de seus componentes, mas também das concentrações efetivas desses
componentes.
Quanto maiores forem as concentrações do ácido fraco e da base conjugada maior
será a quantidade do ácido forte ou da base forte que deverá ser adicionada para provocar
uma dada variação no pH, ou seja, quanto maiores forem as concentrações dos
componentes do tampão tanto menor será a variação do pH quando a ele se adiciona uma
certa quantidade de um ácido ou de uma base forte.
A eficiência de um tampão é definida como a resistência à variação de pH quando a
ele é adicionado um ácido forte ou uma base forte. Quanto menor for a variação de pH após
a adição de ácido forte ou de base forte mais eficiente será a solução tampão.
2.0 OBJETIVOS:
Preparar várias soluções tampão com diferentes concentrações de ácido acético e
sua base conjugada, o acetato de sódio. Analisar a capacidade tamponante de cada
solução diante da adição de ácido ou base, elegendo assim a melhor solução tampão.
3.0 MATERIAIS:
3.1 MATERIAIS:
pHmetro
Chapa aquecedora com agitador magnético
Balão volumétrico de 250 mL com tampa
Pipeta graduada de 25 mL
Béqueres de 100 mL
Béquer de 250 mL
Bureta de 50 mL
Suporte universal
Suporte clipe de borboleta
3.2 REAGENTES:
Água destilada
Solução de ácido acético, 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 1, 18 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de acetato de sódio, 𝐶
2
𝐻
3
𝑁𝑎𝑂
2(𝑎𝑞)
 1, 16 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de ácido clorídrico, 𝐻𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 0, 1 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de hidróxido de sódio, 𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 0, 1 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
4.0 MÉTODOS:
4.1 - Preparação das soluções tampões:
A partir das soluções de ácido acético e de acetato de sódio1, 18 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
, foi calculado o volume necessário para preparar 250 mL de cada solução1, 16 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
tampão com as devidas concentrações de seu ácido e sal, as soluções encontram-se
abaixo:
A - de e de .0, 020 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐶
2
𝐻
3
𝑁𝑎𝑂
2(𝑎𝑞)
0, 580 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
B - de e de .0, 100 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐶
2
𝐻
3
𝑁𝑎𝑂
2(𝑎𝑞)
0, 500 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
C - de e de .0, 300 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐶
2
𝐻
3
𝑁𝑎𝑂
2(𝑎𝑞)
0, 300 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
D - de e de . .0, 500 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐶
2
𝐻
3
𝑁𝑎𝑂
2(𝑎𝑞)
0, 100 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
Para tal cálculo foi utilizado a fórmula de diluição da Equação 2:
(2)𝐶
𝑖
 𝑥 𝑉
𝑖
 = 𝐶
𝑓
 𝑥 𝑉
𝑓
Em que,
= concentração inicial da solução.𝐶
𝑖
= volume inicial da solução.𝑉
𝑖
= concentração final da solução.𝐶
𝑓
= volume final da solução.𝑉
𝑓
Após o cálculo, separou-se os devidos volumes com uma pipeta graduada de 25 mL
e os volumes foram colocados em um béquer de 100 mL. O pH das soluções destes ácidos
e sais foram analisados e anotados.
Em seguida este volumes foram transferidos para o balão de 250 mL e completado
com água destilada até o menisco. O balão foi tampado e agitado por aproximadamente 2
minutos.
Com a solução tampão pronta, a mesma foi transferida para um béquer de 250 mL e
distribuída igualmente entre todos os estudantes da turma.
Logo em seguida foi medido o pH da solução tampão e anotado.
Este mesmo procedimento foi realizado com todas as soluções tampões de A a D.
4.2 - Determinação da capacidade tamponante das soluções tampões:
Para determinar a capacidade tamponante (DCT) das soluções tampões, foi testada
a solução tampão com a adição de ácido e base separadamente a fim de detectar as
alterações de pH.
Este procedimento a seguir foi realizado com todas as soluções tampões de A a D.
4.2.1 - Adição de um ácido forte:
Em um béquer de 100 mL foi transferido 50 mL da solução tampão e reservado.
Foi montado um aparato para a DCT com um suporte universal e um clipe em
borboleta para a bureta de 50 mL. Logo abaixo da bureta foi colocado o aquecedor e
agitador magnético, onde o béquer de 100 mL com a solução tampão foi colocado e
adicionado a barra magnética. Cuidadosamente foi colocado o eletrodo do pHmetro dentro
da solução do béquer, ajeitado de uma maneira em que a barra magnética não batesse no
eletrodo.
Com o aparato da DCT pronto, foi completada a bureta com a solução de
, o pH inicial de cada solução foi anotado. O registro da bureta foi𝐻𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 0, 1 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
levemente aberto a ponto de que adiciona-se gota a gota do ácido na solução tampão. A
cada 5 mL de ácido adicionado, foi realizada a leitura do pH e anotado. A DCT foi finalizada
quando todo ovolume de 50 mL de ácido da bureta foi adicionado.
Para fácil compreensão e visualização foi plotado um gráfico com a variação do pH
em decorrer do volume do ácido adicionado.
Este mesmo procedimento foi realizado para as soluções A, B, C e D.
4.2.2 - Adição de uma base forte:
Em um béquer de 100 mL foi transferido 50 mL da solução tampão e reservado.
Foi montado um aparato para a DCT da mesma maneira que foi montado para a
DCT com adição do ácido.
Com o aparato da DCT pronto, foi completada a bureta com a solução de
, o pH inicial de cada solução foi anotado. O registro da bureta foi𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 0, 1 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
levemente aberto a ponto de que adiciona-se gota a gota da base na solução tampão. A
cada 5 mL de base adicionada, foi realizada a leitura do pH e anotado. A DCT foi finalizada
quando todo o volume de 50 mL da base da bureta foi adicionado.
Para fácil compreensão e visualização foi plotado um gráfico com a variação do pH
em decorrer do volume da base adicionado.
Este mesmo procedimento foi realizado para as soluções A, B, C e D.
5.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES:
5.1 - Preparação das soluções tampões:
A partir das soluções de ácido acético e de acetato de sódio1, 18 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
, foi calculado o volume necessário para preparar 250 mL de cada solução1, 16 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
tampão com as devidas concentrações de seu ácido e sal.
Para tal cálculo foi utilizado a fórmula de diluição da Equação 2.1 que foi derivada da
Equação 2:
(2.1)𝑉
𝑖
 = (𝐶
𝑓
 𝑥 𝑉
𝑓
) / 𝐶
𝑖
Para tal equação, tem-se:
= para o ácido acético e para o acetato de sódio.𝐶
𝑖
1, 18 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 1, 16 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
= são os volumes a serem descobertos para a diluição.𝑉
𝑖
= concentração final de cada solução. Vide concentrações nas Tabelas 1 e 2.𝐶
𝑓
= volume final da solução de 250 mL do balão volumétrico.𝑉
𝑓
Os valores dos volumes obtidos estão expressos nas Tabelas 1 e 2 abaixo:
Tabela 1: Valores para diluição do acetato de sódio .1, 16 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Diluições para o acetato de sódio
Solução Tampão ConcentraçãoInicial (mol/L)
Volume Inicial
(mL)
Concentração
final (mol/L)
Volume final
(mL)
A 1,16 4,31 0,020 250
B 1,16 21,55 0,100 250
C 1,16 64,66 0,300 250
D 1,16 107,76 0,500 250
Tabela 2: Valores para diluição do ácido acético .1, 18 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Diluições para o ácido acético
Solução Tampão ConcentraçãoInicial (mol/L)
Volume Inicial
(mL)
Concentração
final (mol/L)
Volume final
(mL)
A 1,18 122,88 0,580 250
B 1,18 105,93 0,500 250
C 1,18 63,56 0,300 250
D 1,18 21,19 0,100 250
Com a solução tampão pronta, foi medido o pH da solução tampão e anotado. Este
mesmo procedimento foi realizado com todas as soluções tampões de A a D.
Para fins de curiosidade foi analisado o pH do ácido acético e do acetato de sódio
antes das diluições, os resultados encontram-se na Tabela 3.
Tabela 3: pH das soluções antes das diluições.
pH antes da diluição
Ácido acético Acetato de sódio
pH 2,94 9,24
É observável que o pH do ácido é bem baixo e o do sal com um pH elevado.
Também foi realizada a mediação do pH de cada solução tampão e comparado com
o valor teórico fornecido por Caetano (2021), que foi calculado com base na fórmula da
Figura 3. Os valores de pH foram expressados na Tabela 4.
Tabela 4: pH das soluções tampões após as diluições.
pH real e teórico das soluções tampões
pH real pH teórico ph teórico - ph real
Solução Tampão A 3,26 3,27 0,01
Solução Tampão B 3,67 4,04 0,37
Solução Tampão C 4,47 4,74 0,27
Solução Tampão D 5,13 5,43 0,30
Com todas as soluções preparadas, o procedimento tomou sequência.
5.2 - Determinação da capacidade tamponante das soluções tampões:
Para determinar a capacidade tamponante (DCT) das soluções tampões, foi testada
a solução tampão com a adição de ácido e base separadamente a fim de detectar as
alterações de pH.
Este procedimento a seguir foi realizado com todas as soluções tampões de A a D.
As equações de equilíbrio das soluções tampão se dá pelas equações 5 a 9.
(5)𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂
(𝑎𝑞)
− + 𝐻
(𝑎𝑞)
+
(6)𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂
(𝑎𝑞)
− + 𝐻
(𝑎𝑞)
+ + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂
(𝑎𝑞)
− + 𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+
(7)𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂
(𝑎𝑞)
− + 𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+
(8)𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂
(𝑎𝑞)
− + 𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 + 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
(O ácido acético formado retorna a equação 5 e 6, formando mais . O𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+ 𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
permanece em solução como e )𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ 𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
−
(9)𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
−
(Por este motivo que a solução de acetato de sódio tem um pH levemente elevado (Tabela
3), devido a formação de , deixando o meio mais básico)𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
−
Porém para estudar-se a solução tampão ácida do ácido acético e do acetato,
utiliza-se somente a Equação 6 como referência, visto que dentre as 5 equações acima,
todas possuem, formam ou influenciam de alguma maneira na formação do mesmo ânion, o
acetato.
O efeito tamponante é obtido a partir do equilíbrio do par ácido-base conjugado, em
função da concentração de ou do na solução.𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+ 𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
−
Se o e o estiverem em concentrações razoavelmente𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂
(𝑎𝑞)
−
muito parecidas, o equilíbrio poderá se deslocar em qualquer direção.
Assim, a adição de ácido, que forma nesta solução (conforme equações 5 e𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+
6, a adição de ácido forte ocorre da mesma maneira que o ácido acético), ocasionará um
deslocamento desse equilíbrio para a esquerda, formando o ácido acético que liberará
alguns dos íons excedentes, tal efeito fará com que o pH da solução não varie ou𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+
varie muito pouco de acordo com a quantidade de adicionada.𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+
Quando se fala adição de é a mesma coisa que adicionar ácido no meio𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+
(conforme Equação 5 e 6).
Com a adição de base nesta mesma solução tampão, ocorre a formação de 𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
−
e os íons serão consumidos para formar , deslocando a reação para a𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+ 2𝐻
2
𝑂
(𝑙)
direita. Sem mais na solução, o equilíbrio químico acaba forçando a ionização do𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+
ácido fraco, de forma a repor o consumido pela base e, assim, manter o pH da𝐻
3
𝑂
(𝑎𝑞)
+
solução alterado minimamente possível.
5.2.1 - Adição de um ácido forte:
A DCT com ácido forte foi finalizada quando todo o volume de 50 mL de ácido da
bureta foi adicionado. Para fácil compreensão e visualização, os dados obtidos foram
inseridos em Tabelas e posteriormente plotado um gráfico com a variação do pH em
decorrer do volume do ácido adicionado.
Nas tabelas construídas, foram adicionadas outras informações, tais como a média
do pH durante a adição do ácido ou da base, e a variação média, que demonstra
numericamente quanto variou o pH, em relação do pH inicial e a variação média.
Para o cálculo da média utilizou-se a Equação 3.
(3)𝑀 = Σ 𝑋𝑖𝑁
Para o cálculo da variação média, utilizou-se a Equação 4.
(4)𝑉𝑀 = 𝑝𝐻 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑀
Para a solução tampão A, obteve-se os dados inseridos na Tabela 5.
Tabela 5: Variação do pH da solução tampão A em decorrer da adição de ácido forte.
Solução A + HCl 0,1 mol/L
Volume
adicionado
(mL)
pH do tampão
0 3,26
5 2,69
10 2,18
15 1,82
20 1,63
25 1,50
30 1,42
35 1,35
40 1,31
45 1,27
50 1,24
MÉDIA 1,79
Variação
Média: 1,47
Com os dados presentes na Tabela 5, plotou-se um gráfico que está apresentado na
Figura 6.
Figura 6: Gráfico da variação do pH da solução tampão A em decorrer da adição de ácido forte. Fonte: dos autores.
É observável que a variação do pH e a variação média foi maior que 1, o que define
que esta solução tampão não apresenta capacidade tamponante para adição de ácido forte.
Devido a baixa concentração de acetato de sódio nesta solução, é possível dizer que não
houve base conjugada o suficiente para o deslocamento e restabelecimento do equilíbrio
químicodo tampão.
Basicamente o ácido adicionado consumiu totalmente a base conjugada e o excesso
do ácido permaneceu em solução, formando , consequentemente diminuindo𝐻
3
𝑂 +
drasticamente o pH.
A queda inicial do pH apresentada no gráfico se dá devido ao consumo de base
conjugada e formação de , ao fim da adição o meio já apresentava-se acidificado, o𝐻
3
𝑂 +
que praticamente estabilizou o pH.
Para a solução tampão B, obteve-se os dados inseridos na Tabela 6.
Tabela 6: Variação do pH da solução tampão B em decorrer da adição de ácido forte.
Solução B + HCl 0,1 mol/L
Volume
adicionado
(mL)
pH do tampão
0 3,67
5 3,52
10 3,41
15 3,29
20 3,12
25 2,88
30 2,51
35 2,06
40 1,81
45 1,65
50 1,54
MÉDIA 2,68
Variação
Média: 0,99
Com os dados presentes na Tabela 6, plotou-se um gráfico que está apresentado na
Figura 7.
Figura 7: Gráfico da variação do pH da solução tampão B em decorrer da adição de ácido forte. Fonte: dos autores.
É observável que a variação do pH foi maior que 1 e a variação média foi menor que
1, o que define que esta solução tampão apresenta, teoricamente, capacidade tamponante
para ácido forte. Devido a uma boa concentração de acetato de sódio, é possível dizer que
houve base conjugada o suficiente para o restabelecimento do equilíbrio químico.
Nesta solução o processo foi muito parecido com a da solução A, exceto pelo
aumento da concentração do sal e a diminuição da concentração do ácido, o que demorou
um pouco mais que a solução A para o ácido adicionado, consumir totalmente a base
conjugada e o excesso do ácido permanecer em solução, formando ,𝐻
3
𝑂 +
consequentemente diminuindo drasticamente o pH.
E justamente pela drástica queda do pH apresentada no gráfico, está solução
tampão se desqualifica para adição de ácidos fortes, pois isso se dá justamente pelo motivo
apresentado anteriormente, devido a maior concentração de base conjugada (em relação a
solução A), o consumo total de base conjugada demora mais para ocorrer e formação de
inicia após o consumo da base. Na metade da adição o meio apresentou-se𝐻
3
𝑂 +
acidificado, pois iniciou a formação de , o que praticamente “despencou” o pH.𝐻
3
𝑂 +
Para a solução tampão C, obteve-se os dados inseridos na Tabela 7.
Tabela 7: Variação do pH da solução tampão C em decorrer da adição de ácido forte.
Solução C + HCl 0,1 mol/L
Volume
adicionado
(mL)
pH do tampão
0 4,10
5 4,00
10 3,93
15 3,87
20 3,82
25 3,77
30 3,72
35 3,67
40 3,62
45 3,57
50 3,52
MÉDIA 3,78
Variação
Média: 0,32
Com os dados presentes na Tabela 7, plotou-se um gráfico que está apresentado na
Figura 8.
Figura 8: Gráfico da variação do pH da solução tampão C em decorrer da adição de ácido forte. Fonte: dos autores.
É observável que a variação do pH e a variação média foi menor que 1, e uma
variação bem menor que a da solução B, assim tem-se que esta solução tampão apresenta
capacidade tamponante para adição de ácido forte bem melhor que a solução B.
Devido a concentrações iguais de ácido acético e de acetato de sódio, o equilíbrio
químico da solução tampão se estabelece de uma maneira em que há a menor variação de
pH possível.
Para a solução tampão D, obteve-se os dados inseridos na Tabela 8.
Tabela 8: Variação do pH da solução tampão D em decorrer da adição de ácido forte.
Solução D + HCl 0,1 mol/L
Volume
adicionado
(mL)
pH do tampão
0 5,25
5 5,17
10 5,12
15 5,06
20 5,00
25 4,95
30 4,90
35 4,86
40 4,81
45 4,77
50 4,73
MÉDIA 4,97
Variação
Média: 0,28
Com os dados presentes na Tabela 8, plotou-se um gráfico que está apresentado na
Figura 9.
Figura 9: Gráfico da variação do pH da solução tampão D em decorrer da adição de ácido forte. Fonte: dos autores.
É observável que a variação do pH e a variação média foi menor que 1, e uma
variação bem menor que a da solução B e C, assim tem-se que esta solução tampão
apresenta capacidade tamponante para adição de ácido forte bem melhor que a solução B
e C.
Esta variação mínima se dá devido a alta concentração de base conjugada no meio,
o que favorece o tampão na adição de ácido forte.
5.2.2 - Adição de uma base forte:
A DCT com base forte foi finalizada quando todo o volume de 50 mL de base da
bureta foi adicionado. Para fácil compreensão e visualização, os dados obtidos foram
inseridos em Tabelas e posteriormente plotado um gráfico com a variação do pH em
decorrer do volume da base adicionada.
Para a solução tampão A, obteve-se os dados inseridos na Tabela 9.
Tabela 9: Variação do pH da solução tampão A em decorrer da adição de base forte.
Solução A + NaOH 0,1 mol/L
Volume
adicionado
(mL)
pH do tampão
0 3,26
5 3,27
10 3,38
15 3,50
20 3,58
25 3,65
30 3,72
35 3,79
40 3,84
45 3,89
50 3,94
MÉDIA 3,62
Variação
Média: -0,36
Com os dados presentes na Tabela 9, plotou-se um gráfico que está apresentado na
Figura 10.
Figura 10: Gráfico da variação do pH da solução tampão A em decorrer da adição de base forte. Fonte: dos autores.
É observável que a variação do pH e a variação média foi menor que 1, o que dentre
todas as outras soluções testadas, esta apresentou maior variação, pois a solução A,
possuia alta concentração de ácido, e baixa concentração da base conjugada, assim a
adição de base consome o , diminuindo a concentração do ácido e elevando o pH.𝐻
3
𝑂 +
Consequentemente tem-se que esta solução tampão não apresenta capacidade
tamponante para adição de base forte.
Para a solução tampão B, obteve-se os dados inseridos na Tabela 10.
Tabela 10: Variação do pH da solução tampão B em decorrer da adição de base forte.
Solução B + NaOH 0,1 mol/L
Volume
adicionado
(mL)
pH do tampão
0 3,67
5 3,70
10 3,76
15 3,82
20 3,88
25 3,93
30 3,98
35 4,02
40 4,06
45 4,11
50 4,15
MÉDIA 3,92
Variação
Média: -0,25
Com os dados presentes na Tabela 10, plotou-se um gráfico que está apresentado
na Figura 11.
Figura 11: Gráfico da variação do pH da solução tampão B em decorrer da adição de base forte. Fonte: dos autores.
Para esta solução, foi visível que a variação de pH foi mínima, menor que 1. Isso se
deu, devido a alta concentração de ácido presente na solução, mesmo a mesma contendo
concentração de ácido menor e maior de acetato de sódio comparado à solução anterior.
Para a solução tampão C, obteve-se os dados inseridos na Tabela 11.
Tabela 11: Variação do pH da solução tampão C em decorrer da adição de base forte.
Solução C + NaOH 0,1 mol/L
Volume
adicionado
(mL)
pH do tampão
0 3,90
5 3,93
10 3,96
15 4,00
20 4,03
25 4,06
30 4,10
35 4,13
40 4,16
45 4,20
50 4,23
MÉDIA 4,06
Variação
Média: -0,16
Com os dados presentes na Tabela 11, plotou-se um gráfico que está apresentado
na Figura 12.
Figura 12: Gráfico da variação do pH da solução tampão C em decorrer da adição de base forte. Fonte: dos autores.
É visível dentre todas as soluções testadas que está, apresentou menor variação
que a solução B, isto porque a solução C, apresenta concentrações iguais de ácido e sal, o
que faz com que o equilíbrio químico altere-se muito pouco, e fazendo com que a variação
de pH seja mínima. Assim pode-se dizer que a solução tampão C, se qualifica na
capacidade tamponante na adição de bases fortes.
Para a solução tampão D, obteve-se os dados inseridos na Tabela 12.
Tabela 12: Variação do pH da solução tampão D em decorrer da adição de base forte.
Solução D + NaOH 0,1 mol/L
Volume
adicionado
(mL)
pH do tampão
0 5,23
5 5,29
10 5,36
15 5,42
20 5,49
25 5,57
30 5,66
35 5,78
40 5,95
45 6,19
50 6,77
MÉDIA 5,70
Variação
Média: -0,47
Com os dados presentes na Tabela 12, plotou-se um gráfico que está apresentado
na Figura 13.
Figura 13: Gráfico da variação do pH da solução tampão D em decorrer da adição de base forte. Fonte: dos autores.
Nesta solução, devido a baixa concentração de ácido e a alta concentração de
acetato de sódio, a base adicionada foi consumindo lentamente o , e quando o𝐻
3
𝑂 +
mesmo foi totalmente consumido, o meio começou a tornar-se mais básico, elevando o pH.Como demonstrado no gráfico a drástica elevação do pH se dá justamente quando o
é totalmente consumido e elevando a basicidade do meio.𝐻
3
𝑂 +
Diante de todos os resultados obtidos, a fins de comparações entre as soluções
tampões, plotou-se um único gráfico para a DCT ácida (Figura 14) e básica (Figura 15).
Figura 14: Gráfico da variação do pH das soluções tampões em decorrer da adição de ácido forte. Fonte: dos autores.
É observável que a menor variação do pH foi da solução C e D, e a variação média
foi menor que 1. O que caracteriza que a solução C é a melhor na adição de ácidos fortes.
Figura 15: Gráfico da variação do pH das soluções tampões em decorrer da adição de base forte. Fonte: dos autores.
As mesmas características da solução C para ácidos também se aplicam para
adição de bases fortes. O que caracteriza que a solução C é a melhor na adição de bases
fortes.
De comentários gerais, vê-se que a solução D apresentou boa capacidade
tamponante para ácidos, até melhor que a solução C, porém quando a mesma foi testada
com adição de bases, se provou ineficaz O que levou à aprovação da solução C. Da parte
de adição de bases, as soluções B e C, se mostraram as mais promissoras, porém a
solução B apresenta-se ineficaz na adição de ácidos, assim a mesma foi descartada e a
solução C, toma a posição de melhor solução tampão, tanto na adição de ácidos ou bases
fortes.
A partir dos resultados obtidos podemos concluir que a solução tampão C é a mais
eficiente, ou seja, apresenta maior resistência à variação de pH quando a ela é adicionado
um ácido forte ou uma base forte.
Essa solução tem a relação das concentrações de seus dois componentes (
) igual à unidade o que lhe confere essa maior eficiência.𝐶
2
𝐻
3
𝑁𝑎𝑂
2
 𝑒 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
A eficiência e capacidade freadora dependem também das concentrações efetivas
dos componentes da solução, ou seja, as soluções mais concentradas preservam melhor o
seu pH após a adição de ácidos ou bases fortes.
6.0 CONCLUSÃO:
Diante de todos os fatos coletados, é possível concluir que a eficiência de um dado
tampão em resistir à variação de pH é maior quando a relação das concentrações de seus
dois componentes ( ) forem iguais entre si, ou seja, 1:1. E quando as𝐶
2
𝐻
3
𝑁𝑎𝑂
2
 𝑒 𝐶𝐻
3
𝐶𝑂𝑂𝐻
concentrações dos pares ácido e bases conjugados forem mais elevadas.
7.0 REFERÊNCIAS:
Skoog, West, Holler. Fundamentals of Analytical Chemistry, 6a ed, 1992.1
Baccan, N; Andrade, J. C; Godinho, O. E. S; Barone, J. S. Química Analítica2
Quantitativa Elementar, Editora Edgard Blucher Ltda, São Paulo, 1979.
Arthur I. VOGEL, Vogel's Textbook of macro and semimicro qualitative inorganic3
analysis, 5th Edition, Longman.