8. Uma solução-tampão de é preparada por dissolução de 1,5g de ácido benzóico C6H5CO2H e benzoato de sódio, NaC6H5CO2 em 150, mL de solução. a. Q...

a. Para calcular o pH da solução-tampão, é necessário utilizar a equação de Henderson-Hasselbalch, que relaciona o pH com a concentração do ácido fraco e sua base conjugada. A equação é dada por: pH = pKa + log [base]/[ácido]. O pKa do ácido benzóico é 4,2. Primeiro, é necessário calcular a concentração do ácido benzóico e do benzoato de sódio na solução. Para isso, é preciso converter a massa de ácido benzóico em mol, utilizando a massa molar do composto (122,12 g/mol): n(C6H5CO2H) = m/M = 1,5 g / 122,12 g/mol = 0,0123 mol Em seguida, é preciso calcular a quantidade de benzoato de sódio necessária para formar a solução-tampão. Para isso, é necessário utilizar a relação estequiométrica entre o ácido e sua base conjugada, que é 1:1: n(NaC6H5CO2) = n(C6H5CO2H) = 0,0123 mol A concentração do ácido benzóico na solução é dada por: [ácido] = n(ácido) / V(sol) = 0,0123 mol / 0,150 L = 0,082 M A concentração do benzoato de sódio na solução é a mesma, pois a relação estequiométrica é 1:1. [base] = [NaC6H5CO2] = 0,082 M Substituindo os valores na equação de Henderson-Hasselbalch: pH = 4,2 + log [0,082]/[0,082] = 4,2 Portanto, o pH da solução-tampão é 4,2. b. Para alterar o pH da solução-tampão para 4,00, é necessário adicionar um ácido fraco com pKa próximo a esse valor. O ácido acético (pKa = 4,76) é uma opção adequada. A equação de Henderson-Hasselbalch pode ser utilizada novamente para calcular a quantidade de ácido acético necessário para formar o novo tampão. A equação é dada por: pH = pKa + log [base]/[ácido]. Substituindo os valores conhecidos (pH = 4,00, pKa = 4,76, [base] = 0,082 M): 4,00 = 4,76 + log [0,082]/[ácido] log [ácido]/[0,082] = 0,76 [ácido] = [0,082] x 10^(-0,76) = 0,021 M Portanto, é necessário adicionar 0,061 M de ácido acético à solução-tampão. A quantidade de ácido acético pode ser calculada a partir da relação estequiométrica entre o ácido e sua base conjugada, que é 1:1. c. Para alterar o pH da solução-tampão para 4,00, é necessário adicionar um ácido forte ou uma base forte. O ácido clorídrico (HCl) é uma opção adequada. A quantidade de HCl necessário pode ser calculada utilizando a equação de neutralização: n(HCl) = n(base) x V(base) x M(HCl) Substituindo os valores conhecidos ([base] = 0,082 M, V(base) = 0,150 L, M(HCl) = 2,0 mol/L): n(HCl) = 0,082 x 0,150 x 2,0 = 0,0246 mol Portanto, é necessário adicionar 0,0246 mol de HCl à solução-tampão para alterar o pH para 4,00. A quantidade de NaOH necessário pode ser calculada de forma análoga, utilizando a equação de neutralização.