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I - INTRODUÇÃO Uma solução tampão é uma solução que tem a capacidade de resistir a variações de pH quando se adicionam quantidades quer de ácidos quer de base, geralmente são ácidos ou bases fracas e os seus ácidos ou bases conjugadas; deve conter uma concentração de ácido relativamente elevada para reagir com os iões OH- que lhe possam vir a ser adicionados e deve conter uma concentração semelhante de base para reagir com os iões H+ que lhe sejam adicionados. Estes requisitos são satisfeitos por um par ácido-base conjugado, por exemplo um ácido fraco e a sua base conjugada (que pode ser fornecida por um sal) ou uma base fraca e o seu ácido conjugado (que pode ser fornecido por um sal). II - OBJECTIVOS Entender o funcionamento de uma solução tampão. Preparar soluções tampão e avaliar a sua capacidade de tamponamento. III - FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA Pode-se preparar uma solução tampão simples adicionando quantidades molares semelhantes de ácido acético (H3CCOOH) e o seu sal acetato de sódio (H3CCOONa) a água. Assume-se que as concentrações no equilíbrio, tanto do ácido como da base conjugada são as mesmas que as concentrações iniciais. Uma solução que contenha estas duas substâncias tem a capacidade de neutralizar tanto os ácidos como as bases a ela adicionados. O efeito do ião comum é o desvio do equilíbrio causado pela adição de um composto que tem um ião comum com a substância dissolvida. O efeito do ião comum desempenha um importante na determinação do pH de uma solução e da solubilidade de um sal ligeiramente solúvel. O pH resultante pode ser calculado pelo uso da equação de Henderson-Hassselbalch: pH = IV - MATERIAIS E REAGENTES MATERIAL AMOSTRAS 2 Balões Volumétricas Ácido Clorídrico 0,1 Molar 6 Becker de 50 ml Hidróxido de Sódio 0,1 Molar Água Destilada Ácido Acético PH–Metro Acetato de Sódio 7 Provetas de 50 ml Fosfato de Potássio Diácido ou Monobásico 2 Provetas 10 ml Fosfato de Potássio Monobásico ou Dibásico Papel Poroso Agitador Magnético 6 Barras Magnéticas \ V - RESULTADOS Dados: Solução Becker pH1 V1 ácido/base adicionado 2 ml pH2 V2 ácido/base adicionado 10 ml pH3 Água 1 5,13 Ácido 2,56 Ácido 1,91 2 4,08 Base 11,24 Base 12,18 Tampão A (Ácido Acético + Acetato de Sódio) 1 5,38 Ácido 5,25 Ácido 4,78 2 4,86 Base 4,96 Base 5,61 Tampão B ( Fosfato de Potássio Diácido ou Monobásico + Fosfato de Potássio Monobásico ou Dibásico) 1 6,90 Ácido 6,82 Ácido 6,39 2 7,05 Base 7,11 Base 7,60 Tabela de Formulas pH pH = A- - Concentração da base ou do sal. HA – Concentração do ácido Concentração Cn = Quantidade de Matéria n = Cn.V Concentrações: Ácido Clorídrico 0,1 Molar Hidróxido de Sódio 0,1 Molar Ácido Acético 0,1 Molar Acetato de Sódio 0,1 Molar Fosfato de Potássio Diácido ou Monobásico 0,1 Molar Fosfato de Potássio Monobásico ou Dibásico 0,1 Molar Como no princípio a quantidade de matéria é igual para o ácido como para o sal da base o pH = pKa logo os valores de pKa serão as médias dos valores de pH iniciais encontrados de forma prática, logo pKa: Solução Becker pKa Água 1 6,18 2 Tampão A (Ácido Acético + Acetato de Sódio) 1 5,13 2 Tampão B ( Fosfato de Potássio Diácido ou Monobásico + Fosfato de Potássio Monobásico ou Dibásico) 1 6,975 2 REACÇÕES DO PROCESSO H3CCOO-(aq) + H+(aq) H3CCOOH(aq)(quando se adiciona HCl) H3CCOOH(aq)+ OH-(aq) H3CCOO-(aq)+ H2O(aq)(quando se adiciona NaOH) HPO-24 (aq) + H+(aq) H2PO-4 (aq)(quando se adiciona HCl) H2PO-4 (aq) + OH-(aq) HPO-24 (aq) + H2O(aq)(quando se adiciona NaOH) Calculando o pH para 2 ml de HCl/ NaOH nas soluções tampão Adição de 2 ml de HCl Tampão 1 H3CCOOH H3CCOONa HCl NaOH Concentração (Cn) 0,1 Molar 0,1 Molar 0,1 Molar 0,1 Molar Volume (V) 0,02 L 0,02 L 0,002 L 0,002 L Quantidade de Matéria (n) 0,002 mol 0,002 mol 0,0002 mol 0,0002 mol H3CCOO-(aq) + H+(aq) H3CCOOH(aq) (quando se adiciona HCl) Inicio: 0,002mol 0,0002mol 0,002mol n (H3CCOO-) = 0,002 mol – 0,0002 mol = 0,0018 mol n (H3CCOOH) = 0,002 mol pH = pKa + log pH = 5,13 - 0,045 pH = 5,085 Adição de 2 ml de NaOH Tampão 1 H3CCOOH(aq)+ OH-(aq) H3CCOO-(aq)+ H2O(aq) Inicio: 0,002 mol 0,0002 mol 0,002 mol n (H3CCOOH)= 0,002 mol – 0,0002 mol = 0,0018 mol n (H3CCOO-) = 0,002 mol pH = pKa + log pH = 5,13 + 0,045 pH = 5,175 Adição de 2 ml de HCl Tampão 2 KH2PO4 K2HPO4 HCl NaOH Concentração (Cn) 0,1 Molar 0,1 Molar 0,1 Molar 0,1 Molar Volume (V) 0,02 L 0,02 L 0,002 L 0,002 L Quantidade de Matéria (n) 0,002 mol 0,002 mol 0,0002 mol 0,0002 mol HPO-24 (aq) + H+(aq) H2PO-4 (aq) Inicio: 0,002 mol 0,0002 mol 0,002 mol n(HPO4) = 0,002 mol – 0,0002 mol = 0,0018 mol n(H2PO4) = 0,002 mol pH = pKa + log pH = 6,975 – 0,045 pH = 6,93 Adição de 2 ml de NaOH Tampão 2 H2PO-4 (aq) + OH-(aq) HPO-24 (aq) + H2O(aq) Inicio: 0,002 mol 0,0002 mol 0,002 mol n(H2PO4) = 0,002 mol -0,0002 mol = 0,0018 mol n(HPO4) = 0,002 mol pH = pKa + log pH = 6,975 + 0,045 pH = 7,02 Adição de 10 ml de HCl Tampão 1 H3CCOOH H3CCOONa HCl NaOH Concentração (Cn) 0,1 Molar 0,1 Molar 0,1 Molar 0,1 Molar Volume (V) 0,02 L 0,02 L 0,012 L 0,012 L Quantidade de Matéria (n) 0,002 mol 0,002 mol 0,0012 mol 0,0012 mol H3CCOO-(aq) + H+(aq) H3CCOOH(aq) (quando se adiciona HCl) Inicio: 0,002 mol 0,0012 mol 0,002mol n (H3CCOO-) = 0,002 mol – 0,0012 mol = 0,0008 mol n (H3CCOOH) = 0,002 mol pH = pKa + log pH = 5,13 – 0,39 pH = 4,74 Adição de 10 ml de NaOH Tampão 1 H3CCOOH(aq)+ OH-(aq) H3CCOO-(aq)+ H2O(aq) Inicio: 0,002 mol 0,0012 mol 0,002 mol n (H3CCOOH)= 0,002 mol – 0,0012 mol = 0,0008 mol n (H3CCOO-) = 0,002 mol pH = pKa + log pH = 4,13 + 0,39 pH = 5,25 Adição de 10 ml de HCl Tampão 2 KH2PO4 K2HPO4 HCl NaOH Concentração (Cn) 0,1 Molar 0,1 Molar 0,1 Molar 0,1 Molar Volume (V) 0,02 L 0,02 L 0,012 L 0,012 L Quantidade de Matéria (n) 0,002 mol 0,002 mol 0,0012 mol 0,0012 mol HPO-24 (aq) + H+(aq) H2PO-4 (aq) Inicio: 0,002 mol 0,0012 mol 0,002 mol n(HPO4) = 0,002 mol – 0,0012 mol = 0,0008 mol n(H2PO4) = 0,002 mol pH = pKa + log pH = 6,975 – 0,39 pH = 6,585 Adição de 10 ml de NaOH Tampão 2 H2PO-4 (aq) + OH-(aq) HPO-24 (aq) + H2O(aq) Inicio: 0,002 mol 0,0012 mol 0,002 mol n(H2PO4) = 0,002 mol -0,0012 mol = 0,0008 mol n(HPO4) = 0,002 mol pH = pKa + log pH = 6,975 + 0,39 pH = 7,365 TABELA DE VALORES DE pH Solução V1 de Ácido/Base 2 ml pH2 (Prático) pH2 (Teórico) V2 de Ácido/Base 10 ml pH3 (Prático) pH3 (Teórico) Água Ácido 2,56 Ácido 1,91 Base 11,24 Base 12,18 Tampão A (Ácido Acético + Acetato de Sódio) Ácido 5,25 5,085 Ácido 4,78 4,74 Base 4,96 5,175 Base 5,61 5,52 Tampão B ( Fosfato de Potássio Diácido ou Monobásico + Fosfato de Potássio Monobásico ou Dibásico) Ácido 6,82 6,93 Ácido 6,39 6,585 Base 7,11 7,02 Base 7,60 7,365 Diferença entre os valores de pH teórico e prático e erro percentualentre os valores. Solução Becker Diferença Erro Percentual Diferença Erro Percentual Tampão A (Ácido Acético + Acetato de Sódio) 1 0,165 3,14 % 0,04 0,83 % 2 0,215 4,33 % 0,09 1,6 % Tampão B ( Fosfato de Potássio Diácido ou Monobásico + Fosfato de Potássio Monobásico ou Dibásico) 1 0,11 1,61 % 0,195 3,05 % 2 0,09 1,26 % 0,235 3,09 % VI - DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Os valores de pH encontrados de forma prática apresentam diferença em relação aos valores de pH calculados de forma teórica, esta diferença deve- se a diferentes factores sendo os principais: - Erro na preparação das soluções. - O pH inicial da água deveria ser neutro já que é água destilada. - Possível mau funcionamento do pH-metro. - Os recipientes usados estarem contaminados por outras substâncias que de certa forma afectariam o pH da solução. A margem de erro média entre os valores de pH para as soluções tampão foi de 2,35% que é uma margem pequena, mas ainda assim considerável quando se trata de análise química quantitativa e qualitativa. VII - CONCLUSÃO As soluções tampão por apresentarem a capacidade de manterem pH constante, são muito importantes, em vista que, em sistemas químicos e biológicos muitas substâncias simples e quase todos as moléculas biológicas se comportam como ácidos fracos, assim, as transformações químicas realizadas por estas substâncias são muito influenciadas pelo pH do meio, portanto, o controle desse fator se torna essencial. A partir dos valores de pH encontrados na experiência podemos concluir que água não é uma solução tampão pois com adição de pequenas quantidades de ácido (HCl) e base (NaOH) o pH variava de forma considerável, já para a mistura de Ácido Acético + Acetato de Sódio e Fosfato de Potássio Diácido ou Monobásico + Fosfato de Potássio Monobásico ou Dibásico o pH apesar de conter alguns erros variava de forma mínima o que mostrou que estas duas misturas são soluções tampões. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS RUSSELL, J. B. Química Geral. – 2. ed. – São Paulo: Pearson Makron Books, 1994. v. 1. pág. 40. TRINDADE, D. F. et al. Química básica experimental. 4a ed. São Paulo: Ícone, 2010. CHANG, RAYMON Química – 11. ed. – Luanda : Biblioteca ISPTEC, 2016 INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola Telefones: +244226430334/44226430330 – Correio electrónico: geral@isptec.co.ao
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