1) Solução tampão

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QUÍMICA ANALÍTICA APLICADA - QUI 111 
 
 
 
Profa. Nedja Suely Fernandes 
 
2014.1 
Natal/RN 
 
SOLUÇÃO TAMPÃO 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 2 
SOLUÇÃO TAMPÃO 
 É uma solução que resiste a uma modificação da 
concentração de íon hidrogênio ou de pH, mesmo quando é 
adicionado um ácido ou uma base forte. 
 
 As soluções mantêm o pH “aproximadamente” constante, 
mesmo recebendo ácidos ou bases fortes. 
2 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 3 
REQUISITOS PARA UMA SOLUÇÃO 
TAMPÃO 
 
 Duas substâncias são necessárias: um ácido capaz de 
reagir com íons OH- adicionado e uma base capaz de 
consumir íons H3O+; 
 
 O ácido e a base não devem reagir entre si. 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 4 
TIPOS DE SOLUÇÃO TAMPÃO 
 Solução formada por um ácido fraco e um sal derivado 
desse ácido. 
TAMPÃO ÁCIDO 
pH < 7 
Exemplo: Ácido acético/acetato de sódio 
HC2H3O2/NaC2H3O2
 
3 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 5 
FORMAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO 
 Solução formada por uma base fraca e um sal derivado 
dessa base. 
TAMPÃO ALCALINO 
pH > 7 
Exemplo: Amônia/cloreto de amônio 
NH3/NH4Cl
 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 6 
APLICAÇÃO DA SOLUÇÃO TAMPÃO 
• Calibração de pHmetro 
Fonte: http://www.xtec.net/~gjimene2/llicencia/students/02tecnicas.html 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 7 
APLICAÇÃO DA SOLUÇÃO TAMPÃO 
• Culturas de bactérias 
Fonte: http://www.unesp.br/universofisico/figuras/01160106_b.jpg 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 8 
APLICAÇÃO DA SOLUÇÃO TAMPÃO 
• Controle de pH de soluções nas quais estão ocorrendo 
reações químicas 
• Administrados em pacientes gravemente doentes, etc. 
Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/reacoes-inorganicas/imagens/reacoes-
inorganicas.jpg 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 9 
ACIDOSE 
• pH do sangue < 7,4 
• Afeta o sistema nervoso resultando em desmaio e até 
coma. 
• Pode ser causada por doenças respiratórias tais como: 
 Enfisema devido a elevação da [CO2] 
 Doenças metabólicas, como a diabete que produz 
concentrações anormalmente elevadas de ácidos 
orgânicos. 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 10 
ALCALOSE 
• pH anormalmente alto > 7,4 
• É muito menos comum 
• Hiperventilação (respiração rápida e pesada) 
ocasionalmente causa alcalose pela redução da 
concentração de CO2 no sangue. 
6 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 11 
TAMPONAMENTO DO SANGUE 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 12 
TAMPÃO ÁCIDO 
]OH[HC
]OH][CO[H
K
232
2323
a


]OH[C
]OH[HC
K]O[H
232
232
a3

 
HC2H3O2(aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + C2H3O2-(aq) 
7 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 13 
TAMPÃO ÁCIDO 
]OH[C
]OH[HC
 log K log]O[H log
232
232
 a3

 
Aplicando o logaritmo 
]OH[C
]OH[HC
logK log]O[H log
232
232
a3

 
Multiplicando por (-1) 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 14 
TAMPÃO ÁCIDO 
][
][
log
232
232


OHC
OHHC
pKpH a
Como: – log [H3O
+] = pH e – log Ka = pKa 
][
][
log
232
232
OHHC
OHC
pKpH a


REARRANJANDO 
8 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 15 
TAMPÃO ÁCIDO 
Em geral, [ânion] = [Sal] assumindo a completa 
dissociação do sal, logo: 
][
][
log
ácido
sal
apKpH 
Equação de Henderson-Hasselbalch 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 16 
EXEMPLO 
1) Qual é o pH de uma solução tampão de 0,12 mol/L de 
ácido lático (HC3H5O3) e 0,10 mol/L de lactato de 
sódio? Ka do ácido lático = 1,4 x 10-4. 
 
Resposta 
pH = 3,77 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 17 
AÇÃO DE UM TAMPÃO ÁCIDO 
Solução da ácido acético e acetato de sódio 
Considere o equilíbrio 
HC2H3O2(aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + C2H3O2-(aq) 
O que ocorre se adicionar um ácido ou uma base 
forte? 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 18 
AÇÃO DE UM TAMPÃO ÁCIDO 
 Os íons H3O+ adicionados transferem prótons para os 
íons CH3CO2- para formar moléculas de CH3COOH e 
H2O. 
 
 Como resultado, os íons H3O+ são removidos pelos íons 
CH3CO2- e o pH é mantido quase inalterado. 
 
Adição de um ácido forte 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 19 
AÇÃO DE UM TAMPÃO ÁCIDO 
 Os íons OH- dessa base removem prótons das 
moléculas de CH3COOH, formando H2O e CH3CO2-. 
 
 A concentração dos íons OH- permanece quase 
inalterada e portanto, a [H3O+] e o pH é também 
mantida quase constante. 
 
Adição de uma base forte 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 20 
ATUAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 21 
ATUAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO 
ÁCIDO 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 22 
TAMPÃO ALCALINO 
NH3(aq) + H2O(l)  NH4+(aq) + OH-(aq) 
 3
4
b
NH
]][OH[NH
K


][NH
][NH
K][OH
4
3
b


12 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 23 
TAMPÃO ALCALINO 
Aplicando o logaritmo 
Multiplicando por (-1) 
 

4
3
b
NH
][NH
 log k log]log[OH
][NH
][NH
logK log][OH log
4
3
b

 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 24 
TAMPÃO ALCALINO 
Como: – log [OH-] = pOH e – log Kb = pKb 
REARRANJANDO 
]NH[
]NH[
logpKpOH
4
3
b


]NH[
]NH[
logpKpOH
3
4
b


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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 25 
TAMPÃO ALCALINO 
Em geral, [cátion] = [Sal], assumindo a completa 
dissociação do sal, logo: 
][
][
log
base
Sal
bpKpOH 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 26 
EXEMPLO 
1) Determine a [OH-] de uma solução 0,05 mol/L de 
amônia, a qual foi adicionada quantidade suficiente de 
cloreto de amônio para obter uma [NH4+] igual a 0,10 
mol/L. O Kb da base é 1,75 x 10-5. 
 
Resposta 
pOH = 5,06 e [OH-] = 8,71 x 10-6 mol/L 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 27 
AÇÃO DE UM TAMPÃO ALCALINO 
Solução da amônia e cloreto de amônio 
Considere o equilíbrio 
O que ocorre se adicionar um ácido ou uma base 
forte? 
NH3(aq) + H2O(l)  NH4+(aq) + OH-(aq) 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 28 
AÇÃO DE UM TAMPÃO ALCALINO 
 Os íons H3O+ adicionados transferem prótons para as 
moléculas de NH3 para formar íons NH4+ e, 
consequentemente são removidos da solução. 
 
 O pH é mantido quase constante 
 
Adição de um ácido forte 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 29 
AÇÃO DE UM TAMPÃO ALCALINO 
 Os íons OH- fornecidos removem prótons dos íons 
NH4+ para produzir moléculas de NH3 e H2O. 
 
 pH mantido quase constante 
 
Adição de uma base forte 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 30 
SISTEMAS TAMPONANTES TÍPICOS 
TAMPÕES ÁCIDOS pKa 
CH3COOH/CH3CO2
- 4,75 
HNO2/NO2
- 3,37 
HClO2/ClO2
- 2,00 
TAMPÕES ALCALINOS pKa 
NH4
+/NH3
 9,25 
(CH3)3NH
+/(CH3)3N 9,81 
H2PO4
-/HPO4
2- 7,21 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 31 
OBSERVAÇÃO 
• Os pHmetros são normalmente calibrados usando-se 
uma solução de Na2HPO4(aq) 0,025 mol/L e KH2PO4(aq) 
0,025 mol/L 
pH = 6,87 a 25 oC 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 32 
CAPACIDADE TAMPONANTE 
A capacidade tamponante, , é a medida de quanto uma 
solução resiste a mudanças no pH quando um ácido ou base 
forte é adicionado. 
A característica mais notável de  é que ela alcança um 
máximo quando o pH = pKa, ou seja, um tampão é mais 
eficaz em resistir à mudança de pH quando pH = pKa 
([HA] = [A-]). 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 33 
CAPACIDADE DO TAMPÃO E pH 
• É a quantidade de ácido ou base neutralizada pelo tampão 
antes que haja uma alteração significativa no pH. 
• A capacidadedo tampão depende da composição do 
tampão. 
• Quanto maiores são as quantidades de pares ácido-base 
conjugados, maior é a capacidade do tampão. 
• O pH do tampão depende de Ka. 
• Se Ka é pequena (a concentração de ácido não ionizado no 
equilíbrio é próxima da concentração inicial). 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 34 
CAPACIDADE TAMPONANTE 
 Na escolha de um tampão para um experimento, deve-se 
buscar um cujo pKa seja o mais próximo possível do pH 
desejado. A faixa de pH útil é considerada pKa  1 
unidade de pH. 
 
 A capacidade tamponante pode ser aumentada pelo 
aumento da concentração do tampão. 
18 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 35 
CAPACIDADE TAMPONANTE 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 36 
OBSERVAÇÕES 
• A diluição praticamente não modifica o pH da solução; 
• Quando a concentração do sal é igual a concentração do 
ácido o pH = pKa 
• Quando a concentração do sal é igual a concentração da 
base o pOH = pKb 
• O tampão age efetivamente dentro de uma faixa de  1 
unidade de pKa. 
 
pH = pKa  1 
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Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 37 
EFEITO DA DILUIÇÃO SOBRE O pH DE 
SOLUÇÕES TAMPONADAS E NÃO TAMPONADAS 
Profa. Nedja Fernandes DQ/UFRN 38 
PREPARAÇÃO DE MISTURAS TAMPÃO 
• pH 4 - Misturar 102,75 mL de solução 0,2 mol/L de 
fosfato dissódico (Na2HPO4.2H2O) com 397,25 mL de 
solução 0,1 mol/L de ácido cítrico C6H8O7.H2O; 
• pH 7 - Misturar 411,75 mL de solução 0,2 mol/L de 
fosfato dissódico (Na2HPO4.2H2O) com 184,25 mL de 
solução 0,1 mol/L de ácido cítrico C6H8O7.H2O; 
• pH 12 - Misturar 300 mL de solução 0,1 mol/L de 
NaOH e 400 mL de solução 0,15 mol/L de fosfato 
dissódico (Na2HPO4.2H2O). 
 
 
20 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 39 
SOLUÇÕES TAMPÃO 
COMPOSIÇÃO pH 
Ácido fórmico e formiato de sódio 3,7 
Ácido benzóico e benzoato de sódio 4,2 
Ácido acético e acetato de sódio 4,7 
Fosfato monossódico (NaH2PO4) e fosfato dissódico (Na2HPO4) 6,8 
Hidróxido de amônio (NH4OH) e cloreto de amônio (NH4Cl) 9,2 
Os valores de pH correspondem aos casos em que as 
concentrações dos dois constituintes da mistura tampão são 
iguais. 
Observação 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 40 
EXERCÍCIOS 
1) Suponhamos que um tampão fosse preparado 
dissolvendo-se 1,00 mol de ácido acético (Ka = 1,8 x 
10-5) e 1,00 mol de acetato de sódio em água 
suficiente para formar um litro de solução. Qual seria 
o pH? 
Resposta 
pH = 4,74 
21 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 
41 
EXERCÍCIOS 
2) Calcule a [H3O+] e pH em uma solução na qual [HNO2] é 
0,10 mol/L e a [NO2-] é: a) 0,20 mol/L b) 0,10 mol/L, 
c) 0,050 mol/L e d) 0,010 mol/L? Ka = 4,5 x 10-4 
Resposta 
a) pH = 3,65 b) pH = 3,35 c) pH = 3,05 d) pH = 2,35 
a)[H3O+] = 2,24 x 10-4 mol/L b)[H3O+] = 4,47 x 10-4 mol/L 
c)[H3O+] = 8,9 x 10-4 mol/L d)[H3O+] = 4,47 x 10-3 mol/L 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 42 
EXERCÍCIOS 
3) O hipoclorito de sódio (NaOCl), o ingrediente ativo de 
quase todos os alvejantes) foi dissolvido numa solução 
tamponada em pH 6,20. Qual a razão [OCl-]/[HOCl] 
nesta solução. Dado pKa = 7,53 
Resposta 
[OCl-]/[HOCl] = 0,047 
22 
Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 43 
EXERCÍCIOS 
4) Considere um tampão preparado pela adição de 0,050 
mol de NaC2H3O2 e 0,040 mol de HC2H3O2 (Ka = 1,8 x 
10-5) a um litro de água. a) Qual é o pH deste tampão? 
b) Qual é o pH depois da adição de 0,010 mol de NaOH 
na solução original? 
 c) Qual é o pH depois da adição de 0,010 mol de HCl na 
solução original? 
 
Resposta 
a) pH = 4,84 b) pH = 5,04 c) pH = 4,64