pH, soluções tampão e estudo das propriedades ácido-base dos aminoácidos

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Laboratório integrado II 
Licenciatura em Bioengenharia 
2017/2018 
 
Trabalho prático nº3 
pH, soluções tampão e estudo das propriedades 
ácido-base dos aminoácidos 
 
 
 
 
Trabalho realizado por Beatriz Moniz e João Silva (Turno L2 – 
Laboratório Q2_L5) 
Data de início: 5 de abril de 2018 
 Data de entrega: 12 de abril de 2018 
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2 
 
Sumário 
 
 A atividade experimental do trabalho nº3 tem por objetivos o 
manuseamento do aparelho de pH, a prática de titulações e o 
reconhecimento de soluções que atuam como solução tampão e das 
propriedades ácido-base dos aminoácidos. Deste modo as etapas desta 
experiência passam pela análise da função tamponante de soluções 
tampão, pela titulação de uma solução em que o titulante é NaOH e o 
titulado uma solução com glicina e HCl, o registo dos pH’s a partir do 
aparelho de pH, a identificação das espécies presentes na solução, a 
representação de uma curva de titulação pH versus Volume (NaOH) e a 
observação das propriedades do aminoácido glicina. 
 Os resultados mais relevantes do relatório começam pelas 
concentrações obtidas de [C2H5NO2]= 0,999mol/L ≈ 0,1 mol/L, 
[NaH2PO4]=0,1008 mol/L, [Na2HPO4] = 0,1020 mol/L , passam pelas zonas 
de pH entre 7 e 8 em que as soluções fosfato têm função tamponante e os 
valores para o composto de glicina de pk1=2,47, pk2= 10,97 e pI = 6,72. A 
partir da representação da curva de titulação e a sua primeira derivada é 
possível identificar os últimos valores e identificar que as espécies 
presentes em solução aquando pH’s entre 2 e 4 é a espécie protonada e a 
ph’s entre 8 e 12 está presente a espécie desprotonada. 
 Comparando os resultados obtidos com os resultados esperados 
podemos concluir que os resultados da atividade laboratorial não diferiram 
muito para com os valores esperados, mesmo tendo ocorrido alguns erros 
no procedimento. 
 
 
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3 
 
Índice 
Sumário ..................................................................................................................................... 2 
Observações e Resultados experimentais................................................................................. 4 
Resultados e Discussão ............................................................................................................. 6 
Conclusão ................................................................................................................................ 11 
Bibliografia .............................................................................................................................. 12 
Anexos ..................................................................................................................................... 13 
 
 
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Observações e Resultados experimentais 
 
 Para a realização do procedimento experimental preparou-se uma 
solução de glicina (C2H5NO2) com 0,1 mol/L de concentração, uma solução 
de NaH2PO4 e outra de Na2HPO4 com 0,1 mol/L de concentração. Foi 
necessário, também, preparar-se uma solução de HCl de 0,1 mol/L a partir 
de outra solução de HCl com 1 mol/dm3 e uma solução de 0,5 mol/dm3 de 
NaOH a partir de uma concentração de 1 mol/dm3. As massas pesadas de 
glicina, NaH2PO4 e Na2HPO4 foram, respetivamente, 
mC2H5NO2=1,1259±0,0001g ; mNaH2PO4=1,3908±0,0001g e 
mNa2HPO4=(1,8108±0,0001)g. 
 De modo a calibrar o material, mediu-se com o aparelho de pH duas 
soluções com pH=4,1 e pH=7,1, cujo aparelho mediu 4,03 e 7,03. 
 Após calcular os volumes de NaH2PO4 e Na2HPO4 (cálculos em anexo) 
e preparar as soluções com determinados valores de pH pedidos no 
protocolo, registou-se os pH’s com o aparelho. De seguida, juntou-se 2mL 
de solução de HCl anteriormente preparada em cada tubo falcon. Os 
valores de pH obtidos são apresentados na tabela a seguir: 
Tabela 1 - Valores do pH das soluções preparadas 
Solução pH pH (com HCl) 
1 (pH=4,9) 4,89 2,73 
2 (pH=5,9) 5,90 3,10 
3 (pH=6,9) 7,05 6,68 
4 (pH=7,9) 7,74 7,30 
5 (pH=9,9) 9,33 7,63 
 
 Na parte C do trabalho preparou-se um copo com 50 mL de solução 
de glicina anteriormente preparada com um pH=5,85 e adicionou-se um 
volume de 4,5mL de HCl de modo a que a glicina estivesse totalmente na 
forma de ácido diprótico ph=1,50 (cálculos em anexo). Preparou-se a bureta 
com uma solução de NaOH e colocou-se o copo com o aparelho de pH e 
uma barra magnética na placa de agitação. Ao titular a solução de 
aminoácido com uma solução de NaOH registou-se os valores de ph até 
atingir um pH=12. Na tabela 2 encontram-se os dados recolhidos. 
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5 
 
 
Tabela 2 - Valores de pH registados na titulação com NaOH 
pH 
VNaOH 
(mL) 
1,67 0,5 
1,74 1 
1,83 1,5 
1,9 2 
1,99 2,5 
2,06 3 
2,16 3,5 
2,27 4 
2,36 4,5 
2,47 5 
2,58 5,5 
2,68 6 
2,84 6,5 
3,03 7 
3,31 7,5 
3,82 8 
4,95 8,2 
7,69 8,3 
8,13 9,4 
8,39 8,5 
8,55 8,6 
8,63 8,7 
8,68 8,8 
8,79 8,9 
8,87 9 
8,94 9,1 
9 9,2 
9,06 9,3 
9,12 9,4 
9,17 9,5 
9,22 9,6 
9,26 9,7 
9,3 9,8 
9,34 9,9 
9,38 10 
9,41 10,1 
9,45 10,2 
9,48 10,3 
9,51 10,4 
9,54 10,5 
 
9,56 10,6 
9,59 10,7 
9,62 10,8 
9,64 10,9 
9,67 11 
9,7 11,1 
9,72 11,2 
9,75 11,3 
9,78 11,4 
9,8 11,5 
9,83 11,6 
9,85 11,7 
9,87 11,8 
9,9 11,9 
9,93 12 
9,95 12,1 
9,97 12,2 
10 12,3 
10,02 12,4 
10,05 12,5 
10,07 12,6 
10,09 12,7 
10,12 12,8 
10,15 12,9 
10,2 13 
10,23 13,1 
10,25 13,2 
10,28 13,3 
10,31 13,4 
10,34 13,5 
10,37 13,6 
10,39 13,7 
10,43 13,8 
10,46 13,9 
10,49 14 
10,52 14,1 
10,56 14,2 
10,6 14,3 
10,63 14,4 
10,68 14,5 
10,72 14,6 
10,77 14,7 
10,85 14,8 
10,9 14,9 
10,97 15 
11,02 15,1 
11,09 15,2 
11,18 15,3 
11,26 15,4 
11,35 15,5 
11,46 15,6 
11,56 15,7 
11,66 15,8 
11,78 15,9 
11,85 16 
11,92 16,1 
11,99 16,2 
12,02 16,3 
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 Resultados e Discussão 
 
 Nesta atividade experimental, em primeiro lugar foi necessário 
preparar quatro soluções entre estas uma solução de glicina com 0,1 mol/L 
de concentração, uma solução de NaH2PO4 e Na2HPO4 com 0,1 mol/L de 
concentração cada, uma solução HCl de 0,1 mol/L e uma solução de NaOH 
com 0.5 mol/L. Tendo em conta as massas realmente pesadas e cálculos 
realizados, as soluções preparadas têm uma concentração de [C2H5NO2]= 
0,999mol/L ≈ 0,1 mol/L, [NaH2PO4]=0,1008 mol/L, [Na2HPO4] = 0,1017 
mol/L. Consoante os resultados, as soluções preparadas apresentam 
valores de concentração muito próximos dos valores requisitados no 
protocolo. Alguns erros associados aos valores relacionam-se com as 
incertezas dos instrumentos utilizados como balões volumétricos de 
(100±0,1)mL e (150±0,1)mL, algum soluto perdido no processo de 
dissolução e na transferência de solução para o balão e a massa realmente 
pesada. As soluções de HCl e NaOH não apresentam exatamente a 
concentração de 0,1mol/L e 0,5mol/L pois os cálculos não foram realizados 
tendo em conta a verdadeira concentração das soluções previamente 
preparadas pelas docentes. No entanto, é possível dizer que os resultados 
das concentrações das soluções encontram-se próximos dos esperados. 
 Pela observação das medidas de pH das soluções usadas para 
calibrar o medidor de pH conclui-se que o aparelho usado continha um erro 
de ±0.03. Há que ter em atençãoque o medidor, antes de cada medição, 
foi sempre lavado com água destilada e limpo com papel. No entanto, são 
alguns os erros que afetam as medidas pH entre estes o cuidado com o 
elemento sensor do equipamento e o tempo de espera para obter os 
resultados do pH. 
 Na parte B do procedimento experimental preparou-se várias 
soluções tampão fosfato, mediu-se o seu pH e testou-se a sua capacidade-
tampão adicionando 2 mL de uma solução HCl com 0,1 mol/L de 
concentração. Os valores expressos na segunda coluna da Tabela 1 
mostram que maior parte das soluções preparadas correspondem ao pH 
esperado, exceto as soluções 4 e 5, que variam ligeiramente. Os valores de 
pH das soluções com HCl adicionado mostram uma grande diferença de pH 
em relação aos valores iniciais. No entanto, não se observa grande 
diferença nas soluções 3 e 4, cujo pH apenas diminui 0.37 e 0.44, 
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7 
 
respetivamente. Sendo uma solução tampão definida como “a mistura de 
um ácido fraco e do seu sal capaz de absorver ou libertar H+ para evitar 
alterações a concentração deste ião” [1], conclui-se que as soluções fosfato 
atuam como tampão entre os valores 7 e 8. Este resultado foi influenciado 
pelos erros ocorridos na preparação anterior de soluções, em erros de 
paralaxe por parte dos operadores aquando o uso da pipeta graduada de 
(10±0,06)mL. O facto de não limpar a ponta da pipeta no momento em que 
se está a ajustar o volume ao menisco pode influenciar o volume vertido 
para o tubo falcon. Podem ter ocorrido alguns erros por parte dos 
operadores na leitura do pH como o facto de não esperar o tempo 
suficiente para a solução atingir o equilíbrio e registar o verdadeiro pH. 
Além disso, para valores pH > 9, os valores de pH fornecidos são mais baixos 
do que os reais visto que existem iões de metais alcalinos na solução. [2] 
 Na parte C do procedimento experimental preparou-se um copo com 
50 mL de solução de glicina anteriormente preparada com pH=5,85. No 
momento, a espécie predominante na solução era Gly0 que está na forma 
zwuiteriónica. Quando o aminoácido é dissolvido em água, ele existe sobre 
a sua forma zwuiteriónica onde estão presentes iões de cargas opostas 
(NH3+ e COO-) que conferem carga neutra podendo este composto 
comportar-se como um ácido fraco ou base fraca – propriedades de 
substâncias anfotéricas [3]. Assim, para a glicina estar na forma de ácido 
diprótico juntou-se 4,5 mL de HCl com uma micropipeta de forma a 
minimizar os erros das incertezas. Ao titular esta solução de pH = 1,70 com 
uma solução de NaOH de 0,05 mol/L registou-se os volumes de NaOH, 
sendo possível obter a curva de titulação do aminoácido e a sua primeira 
derivada, representados nas figuras 1 e 2. 
 
 
 
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Figura 1 – Representação gráfica da curva de titulação do aminoácido glicina 
 
 
Figura 2 - Representação gráfica da primeira derivada da curva de titulação da glicina 
Na curva de titulação podemos observar um aumento de pH 
proporcional à base adicionada. Aquando 8 mL de volume de NaOH 
adicionado, ocorreu um grande aumento de pH passando a solução de 
ácida a básica. É possível então identificar que no primeiro ramo entre 0mL 
e 8 mL a espécie predominante na solução é Gly+1 (forma protonada) e, 
entre 8,3 e 16,02mL, a espécie predominante é Gly-1(forma desprotonada). 
As suas formas estruturais são representadas na figura 3. 
0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
∆
𝑝
𝐻
/∆
𝑉
𝑜
𝑙𝑢
𝑚
𝑒
VNaOH
5; 2,47
15; 10,97
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
p
H
VNaOH (mL)
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A partir de cálculos realizados apresentados em anexo é possível 
identificar o pk1 e o pk2 aquando 5 mL e 15 mL de NaOH utilizados. Assim, 
facilmente se identifica tanto no gráfico da figura 1 como na Tabela 2 que o 
pk1 = 2,47 e pk2 = 10,97 sendo então o pI (ponto isoelétrico), dado pela 
média aritmética entre pk1 e pk2, igual a pI= 6.72. Os valores teóricos para 
o aminoácido de glicina de pk1 e pk2 são pk1=2,36 e pk2=9,8 pelo que se 
pode dizer que o valor de pk1 não se distanciou muito do valor real havendo 
uma diferença de 0,11 e o valor de pk2 revelou uma grande diferença em 
relação ao valor esperado. 
 Sendo esta uma atividade experimental e o facto da parte C envolver 
inúmeros passos, vários são os erros por parte dos operadores que 
influenciam os resultados apresentados. Além de possíveis erros cometidos 
na preparação das soluções, o uso da pipeta volumétrica com uma incerteza 
associada de ±0,05 mL, pequenos erros de paralaxe e o facto de não ter sido 
bem limpa a ponta da pipeta podem influenciar no volume de glicina 
transferido e consequentemente influenciar o pH inicial e os valores de 
NaOH a ser adicionado. Por segundo, apesar de ter havido cuidado com as 
bolhas de ar na ponta da bureta, durante a realização da titulação surgiu 
uma bolha de ar que pode ter influenciado o volume de NaOH registado. 
No processo da titulação, a solução titulante foi titulada inicialmente de 0,5 
mL em 0,5 mL, tendo sido depois usada uma variação de volume de 0,2 e 
por fim 0,1. Se toda a titulação fosse realizada de 0,1 em 0,1 mL os valores 
de pH seriam muito mais precisos. Ao sobrepor os gráficos realizados é 
possível concluir que o pico do gráfico da derivada está na mesma direção 
que o ponto isoelétrico representado no gráfico da curva de titulação o que 
Figura 3 - Representação da estrutura do aminoácido glicina – substância anfotérica 
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indica que foram bem construídos e os valores entre os mesmos estão bem 
calculados. 
No uso do aparelho de pH ocorreram alguns descuidos que 
influenciaram os valores de pH registados. Entre estes a agitação da barra 
magnética que, pelo facto de o copo não estar centrado na placa de 
agitação, deslocava-se sempre à esquerda havendo possibilidade de ter 
chocado com o elétrodo de pH. Deve-se evitar choques mecânicos, 
esfregões ou quaisquer movimentos que ocasionem danos no eletródo pois 
este, que é envolvido por uma fibra de vidro, é a parte mais sensível do 
aparelho. Em maior parte dos registos foi esperado o tempo necessário 
para o aparelho medir o pH da solução já estabilizada, embora alguns 
possam ter falhado. O aparelho foi sempre passado por água destilada de 
modo a evitar concentrações de soluto que danifiquem a parte sensível do 
instrumento, a concentração e medição do pH das soluções. Há que ter em 
atenção que um aparelho de pH que não seja calibrado e lavado não terá 
muita precisão no valor dos resultados e que existem erros por parte do 
aparelho devido a possíveis oscilações elétricas ou defeitos eletrónicos que 
danificam os resultados das atividades experimentais. [4] 
 
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Conclusão 
 
 No procedimento desta atividade experimental foram inúmeras as 
etapas. As observações experimentais discutidas e os resultados analisados 
mostram que ocorreram alguns erros durante o processo, mesmo que estes 
não tenham influenciado muito os resultados. 
 Os principais resultados foram as concentrações das soluções 
obtidas, as zonas de pH em que as soluções fosfato têm função 
tamponante, a representação da curva de titulação e a sua primeira 
derivada, os valores de pk1 e pk2 e a determinação de espécies presentes. 
Pôde-se concluir que as soluções fosfato têm melhor empenho como 
solução tampão na zona de pH entre 7e 8. Através duma titulação foi 
possível obter a curva de titulação do composto glicina e identificar que o 
seu pk1 = 2,47, pk2=10,97 e consequentemente pI=6,72, valores que não 
diferem muito dos valores teóricos. A partir da representação da curva de 
titulação e a sua primeira derivada é possível identificar os últimos valores 
e identificar que as espécies presentes em solução aquando pH’s entre 2 e 
4 é a espécie protonada e a ph’s entre 8 e 12 está presente a espécie 
desprotonada. 
 Os erros associados a estes resultados foram influenciados por 
descuidos por parte dos operadores na preparação das soluções e no 
manuseamento do medidor de pH, mas não foram muito acentuados, pois 
os resultados estão pertos dos valores teóricos esperados. Podemos assim 
concluir que os resultados da atividade experimental foram satisfatórios. 
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Bibliografia 
 
[1] Licenciatura em Bioengenharia, Ph,soluções tampão e estudo das propriedade ácido-base 
dos aminoácidos, Protocolos de Laboratório Integrado II, 2017/2018 
[2] Carvalho, P. S.; Sousa, A. S.; Paiva J; Ferreira A. J. (2012) Capítulo 5 – Ensino da Química In: 
Ensino Experimental das Ciências – Um guia para professores do Ensino Secundário Física e 
Química, Porto, U.PORTO, pág.229 
[3] Apontamentos nos slides da unidade curricular Bioquímica e Biologia Molecular, 1º Ano, 
Segundo Semestre – Licenciatura em Bioengenharia – ISEC 2017/2018 
[4] Nunes L. F. M. (2008) Cuidados com a leitura do pH – DDS no Laboratório, e-livro, pág. 35 
 
 
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Anexos 
 
Parte 2.2. – Procedimento experimental 
• Cálculo da massa necessária pesar de Glicina 0,1 mol/L para preparar uma 
solução de 150 mL. 
C = 0,1 mol/L 
V = 0,150 L 
MM = 75,07 g/mol 
C = 
𝑛
𝑉
 
(=) 0,1 = 
𝑛
0,150
 
(=) n = 0,1 × 0,150 
(=) n = 0,015 mol 
 
n = 
𝑚
𝑀𝑀
 
(=) 0,015 = 
𝑚
75,07
 
(=) m = 0,015 × 75,07 
(=) m= 1,12605 gramas de glicina necessárias pesar. 
 Massa realmente pesada = 1,1259 gramas. 
Com esta massa tem-se uma concentração diferente, 
n = 
𝑚
𝑀𝑀
 
(=) n = 
1,1259
75,07
 
(=) n = 0,014998 moles. 
C = 
𝑛
𝑉
 
(=) C = 
0,014998
0,150
 
(=) C = 0,9999 mol/L. 
 
 
 
 
 
 
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• Cálculo da massa necessária de NaH2PO4 0,1 mol/L para preparar uma solução 
de 100 mL. 
C = 0,1 mol/L 
V = 0,100 mL 
MM = 137,99 g/mol 
C = 
𝑛
𝑉
 
(=) 0,1 = 
𝑛
0,100
 
(=) n = 0,1 × 0,100 
(=) n = 0,01 mol 
 
n = 
𝑚
𝑀𝑀
 
(=) 0,01 = 
𝑚
137,99
 
(=) m = 0,01 × 137,99 
(=) m = 1,3799 gramas de NaH2PO4 necessárias pesar. 
Massa realmente pesada = 1,3908 gramas. 
Com esta massa tem-se uma concentração diferente, 
n = 
𝑚
𝑀𝑀
 
(=) n = 
1,3908
137,99
 
(=) n = 0,01007899 moles. 
 
C = 
𝑛
𝑉
 
(=) C = 
0,01007899
0,100
 
(=) C = 0,1008 mol/L 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Cálculo da massa necessária pesar de Na2HPO4 0,1 mol/L para preparar uma 
solução de 100 mL. 
C = 0,1 mol/L 
V = 0,100 mL 
MM = 177,49 g/mol 
C = 
𝑛
𝑉
 
(=) 0,1 = 
𝑛
0,100
 
(=) n = 0,1 × 0,100 
(=) n = 0,01 mol 
 
n = 
𝑚
𝑀𝑀
 
(=) 0,01 = 
𝑚
177,49
 
(=) m = 0,01 × 177,49 
(=) m = 1,7749 gramas de Na2HPO4 necessárias pesar. 
Massa realmente pesada = 1,8108 gramas. 
Com esta massa tem-se uma concentração diferente, 
n = 
𝑚
𝑀𝑀
 
(=) n = 
1,8108
177,49
 
(=) n = 0,01020226 moles. 
 
C = 
𝑛
𝑉
 
(=) C = 
0,01020226
0,100
 
(=) C = 0,1020 mol/L 
 
 
 
• Cálculo do volume necessário pipetar da solução HCl 1 mol/L para preparar 
uma solução de 15 mL de HCl 0,1 mol/L. 
C1 × V1 = C2 × V2 
(=) 1 × V1 = 0,1 × 15 
(=) V1 = 
0,1 ×15
1
 
(=)V1 = 1,5 mL necessários pipetar. 
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• Cálculo do volume necessário pipetar da solução NaOH 1 mol/L para preparar 
uma solução de 100 mL de NaOH 0,5 mol/L. 
C1 × V1 = C2 × V2 
(=) 1 × V1 = 0,5 × 100 
(=) V1 = 
0,5 ×100
1
 
(=)V1 = 50 mL necessários pipetar. 
 
Parte B 
Fórmula para calcular os volumes necessários de NaH2PO4 e Na2HPO4 para cada tubo 
de falcon, preparando assim uma solução tampão de 25 mL. 
pH = pK + log 
[Na2HPO4] 
[NaH2PO4]
 
pH 4,9 5,9 6,9 7,9 9,9 
NaH2PO4 12,4 mL 11,3 mL 6,0 mL 1,0 mL 0,0 mL 
Na2HPO4 0,1 mL 1,2 mL 6,5 mL 11,5 mL 12,5 mL 
H2O 12,5 mL 12,5 mL 12,5 mL 12,5 mL 12,5 mL 
Tabela 3 - volumes necessários de NaH2PO4 , Na2HPO4 e H2O para cada tubo de falcon. 
 
• Cálculo da concentração de [Gly]0 e [Gly]+1 quando a solução é completamente 
ácida. (usado pH = 1,5) 
pK1 = 2 
Ka1 = 10-pK1 = 0,01 
[H+] = 10-1,5 = 0,0316227766 mol/L 
 
 
 
[Gly]0 + [Gly]+1 = 0,1 mol/L 
Ka1 = 
[H+] [Gly]0 
[Gly]+1 
 
 
(=) [Gly]0 = 0,1 - [Gly]+1 
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 0,01 = 
0,0316227766 ×(0,1 − [Gly]+1) 
[Gly]+1 
 
 
(=) 
 0,01 = 
0,00316227766 – 0,0316227766[Gly]+1 
[Gly]+1 
 
 
(=) 
 0,01[Gly]+1 = 0,00316227766 – 0,0316227766[Gly]+1 
 
(=) 
 0,0416227766[Gly]+1 = 0,00316227766 
 
(=) [Gly]0 = 0,02402530734 mol/L 
 [Gly]+1 = 0,07597469266 mol/L 
 
• Cálculo do volume mínimo de HCl 1 mol/L que deveria ser adicionado à glicina. 
C[Gly]+1 = 0,076 mol/L 
VGlicina = 0,05 L 
C = 
𝑛
𝑉
 
(=) n = 0,076 × 0,05 
(=) n = 0,0038 mol 
 
Como a glicina e o HCl reagem de 1 para 1, 
CHCl = 1 mol/L 
nHCl = 0,0038 mol 
C = 
𝑛
𝑉
 
(=) V = 
0,0038
1
 
(=) V = 0,0038 L 
(=) V = 3,8 mL necessários de adicionar à glicina.