Resumo Solução Tampão - Química Analítica - Prof. Henrique M.

Prévia do material em texto

Solução Tampão
Química Analítica 1 - Equilíbrio
> está relacionado ao equilíbrio químico. 
> Solução tampão: é uma solução que possui um par ácido/base conjugada ou base/ácido conjugado. O ácido ou a bases presentes devem ser fracos. As concentrações dos pares devem ser equivalentes. Essa solução terá capacidade tamponante quando for capaz de resistir a variações significativas de pH por efeito de diluição ou da adição de pequenas quantidades de ácido ou base (isso ocorre biologicamente com o sangue). Essa solução serve para manter o pH de um meio reacional em torno de um valor determinado/ desejado onde o processo químico terá maior eficiência. 
> Tampão ácido: são formados pela mistura de um ácido fraco com sua base conjugada (sal do ácido). Têm o ânion em comum. A reação do ácido não é uma solução tampão sozinha porque não forma base conjugada suficiente e em concentração equivalente, já que sua dissociação é fraca e parcial.
Exemplo: ácido acético (ácido fraco) e acetato de sódio (sal contendo a base conjugada – forte).
- Lembrando que ácidos fracos se dissociam pouco. 
- Há, então, duas fontes de acetato.
- Há maior concentração do acetato é oriunda do acetato de sódio, e não do ácido acético porque esse ácido é fraco e, portanto, se dissocia pouco. 
- Além de haver um ácido não ionizado e sua base conjugada, ambos estão em altas concentrações, por isso essa é uma solução tampão, e ácida. 
- Adição de um ácido à solução tampão ácida:
A adição do ácido vai aumentar a concentração de H3O+ na reação, fazendo com que a reação se desloque para a esquerda, aumentando a concentração de HOAc e, consequentemente, diminuindo a concentração de acetato (OAc-), de acordo com o princípio de Le Chatelier. Mas, devido a adição de pequena quantidade do ácido, as concentrações de HOAc e OAc- aumentam e diminuem pouco, respectivamente. 
- Adição de uma base à solução tampão ácida:
A base adicionada em pouca quantidade vai reagir com o ácido formado (H3O+), diminuindo pouco sua concentração na reação. Isso fará com que a reação se desloque para a direita, aumentando pouco a concentração de acetato (OAc-) e diminuindo pouco a de HOAc, pois este será consumido. Assim, tem-se a solução tampão. 
> Tampão alcalino: são formados pela mistura de uma base fraca com seu ácido conjugado (sal da base). Têm o cátion em comum. 
Exemplo: hidróxido de amônio (base fraca) e cloreto de amônio (sal contendo a ácido conjugado – forte). Haverá uma solução tampão caso a base e o ácido conjugado (NH4+) estejam em ALTAS concentrações. 
- Adição de um ácido à solução tampão alcalina:
O ácido adicionado em pouca quantidade vai reagir com o OH-, diminuindo um pouco de sua concentração. Isso fará com que o equilíbrio se desloque para a direita, diminuindo um pouco da concentração de hidróxido de sódio, que será consumido, e aumentando a de NH4+. Assim, as concentrações de NH4OH e NH4+ ainda serão equivalentes. 
- Adição de uma base à solução tampão alcalina: 
A adição de uma base vai aumentar a concentração de seu íon comum. Isso fará com que o equilíbrio se desloque para a esquerda, diminuindo, assim, a concentração de amônio (NH4+) diminui. 
Equação de Henderson-Hasselbalch:
> como calcular o pH de uma solução tampão?
> Exemplo: sistema tampão de um ácido genérico: HA/A-
- Caso a [HA]/[A-]=1, o pH = pKa. Assim, o ácido genérico (HA) estará 50% ionizado. 
Exercício 1: Qual o pH de uma solução contendo 0,1 mol/L de HOAc e 0,1 mol/L de NaOAc?
- Primeiro já sabemos que a concentração do acetato oriundo do acetato de sódio é maior do que do ácido acético, porque esse ácido é fraco. 
- O Ka é parte do enunciado!
- pKa = - log(Ka)
- Esse será o pH no qual o ácido acético estará 50% ionizado. 
- Será que essa solução resiste a variação de pH ao adicionarmos um ácido?
Ao adicionar 1 mL de HCl concentrado (37%; d=1,19 g/mL) a 1L de solução tampão de ácido acético/ acetato de sódio, ambos na concentração de 0,1 mol/L, qual será o pH final da solução?
A adição do ácido à solução tampão vai deslocar a ração para a esquerda, segundo o princípio de Le Chatelier. Assim, a concentração do ácido acético vai aumentar na mesma quantidade da adição do ácido. E, como Ac- vai diminuir, sua concentração diminui na mesma proporção. Dessa forma, tem-se a concentração final do ácido acético e do sal para encontrar o valor final do pH.
- Lembrando que quando adicionamos um ácido ou base numa solução tampão acida ou alcalina, que devemos comparar são as concentrações finais do sal e do ácido ou base presentes. Isso porque, sã essas concentrações que vão indicar o pH. A reação do sal sempre forma o par conjugado da base/ácido totalmente porque este se dissocia completamente em água. 
Exemplo 2 de adição de ácido: Ao adicionar 1 mL de HCl concentrado (37%; d=1,19 g/mL) a 1L de água, qual será o pH final da solução?
1,19g ----------- 100% 36,46 g --------------- 1mol
X g --------------- 37% 0,4403 g -------------- Y mol
X = 0,4403 g/mL Y = 0,012 mol de HCl
Variação de 7 para 2, unidade de pH. Isso é muito já que a variação de pH é logarítmica.