10e Lista de exercícios - Calculo de pH de soluções de tampões

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Lista de exercícios
Calcule as concentrações molares do H3O+ e do OH- a 25 ºC em:
Soluções tampões formadas da seguinte forma:
Exemplo ácido acético (HAc) 0,100 M com NaAc 0,100 M
A formula para cálculo da [H+] de uma solução tampão é:
[H+] = Ka x (CHAc - [H+] + [OH-])
 (CNaAc + [H+] - [OH-])
Ka do ácido acético é 1,8 x 10-5 e portanto uma primeira suposição que deve ser feita é que 
CHAc >>> [H+] e CHAc >>> [OH-] assim (CHAc - [H+] + [OH-]) CHAc
	
	CNaAc >> [H+] e CNaAc >> [OH-] assim (CNaAc + [H+] - [OH-]) CNaAc
Desta forma a expressão se reduz a:
[H+] = Ka x CHAc e como CHAc = CNaAc [H+] = Ka = 1,8 x 10-5 M ; 
 CNaAc 
[H+] = 1,8 x 10-5 M ; pH =4,74 ; 
pOH = 9,26 e [OH- ] = 5,50 x10-10 M
Observe que as quatro suposições estão corretas.
Agora faça:
a) Tampão preparado pela dissolução de 8,00 mmol de NaOAc em 200 mL de HOAc 0,100 mol/L.
b) Tampão preparado pela adição de 100 mL de NaOH 0,0500 mol/L.a 100 mL de HOAc 0,175 mol/ L.
c) Tampão preparado pela adição de 40,0 mL de HCl 0,1200 mol/L.a 160,0 mL de NaOAc 0,0420 mol/L.
d) Tampão preparado pela dissolução de 20,00 mmol de NH4Cl em 200 mL de NH4OH 0,100 mol/L.
e) Tampão preparado pela dissolução de 15,00 mmol de NH4Cl em 200 mL de NH4OH 0,100 mol/L.
f) Tampão preparado pela dissolução de 25,00 mmol de NH4Cl em 200 mL de NH4OH 0,100 mol/L.
Soluções tampões formadas da seguinte forma:
Exemplo ácido acético (HAc) 0,100 M com NaAc 0,00100 M
A formula para cálculo da [H+] de uma solução tampão é:
[H+] = Ka x (CHAc - [H+] + [OH-])
 (CNaAc + [H+] - [OH-])
Ka do ácido acético é 1,8 x 10-5 e portanto uma primeira suposição que deve ser feita é que 
CHAc >>> [H+] e CHAc >>> [OH-] assim (CHAc - [H+] + [OH-]) CHAc
	
	CNaAc >> [H+] e CNaAc >> [OH-] assim (CNaAc + [H+] - [OH-]) CNaAc
Desta forma a expressão se reduz a:
[H+] = Ka x CHAc assim [H+] = 1,8 x 10-5 x 0,100 / 0,00100 = 0,0018 M
 CNaAc 
Observe que a suposição CNaAc >> [H+] não é satisfeita assim esta parte não pode ser simplificada e temos que a expressão
[H+] = Ka x (CHAc - [H+] + [OH-]) fica: [H+] = . Ka x CHAc . Assim a expressão evolui para
 (CNaAc + [H+] - [OH-]) (CNaAc + [H+])
 
(CNaAc + [H+]) x [H+] = Ka x CHAc [H+]2 + CNaAc [H+] - Ka x CHAc = 0 Resolve por Baskara:
[H] = - CNaAc + ((CNaAc)2 (– 4 x 1 x (- Ka x CHAc)) )1/2 = -0,00100 + ((-0,001)2 + 4 x 1,8 x 10-5 x 0,001)1/2
 2 x 1								2
[H] = -0,001 + (1 x 10-6 + 7,2 x 10-8)1/2 = - 0,001 + (1,072 x 10-6)1/2 = -0,001 + 0,00103537 =
2 2 2
[H] = 3,54 x 10-5/2 = 1,77 x 10-5 M ; Observe que o erro é gigante comparado ao processo simplificado!!!!
pH = 4,75 ; pOH = 9,24 e [OH] = 5.75 x 10-10 M
a) Tampão de HAc 0,00100 de NaAc 0,100 mol/L.
b) Tampão de HAc 0,00100 de NaAc 0,00100 mol/L.