3a LISTA DE EXERCÍCIOS DE TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS

3a LISTA DE EXERCÍCIOS DE TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS
PROF. Ana Paula de Mattos Arêas Dau – 22/02/2010
03. Defina faixa de tamponamento e poder tamponante. Do que depende cada
um? Estes tampões diferem entre si em faixa de tamponamento ou poder
tamponante? Justifique a sua resposta.
a) 0,01M
Na2HPO4 e 0,01M NaH2PO4
b) 0,1M Na2HPO4 e 0,1M NaH 2PO 4
c) 1M Na2HPO 4 e 1M NaH 2PO4
d) 1M CH3COOH e 1 M CH3COONa
FAIXA DE TAMPONAMENTO – Definição: Dado um equilíbrio que caracteriza
um sistema tampão, definimos Faixa de Tamponamento, sendo o intervalo de
pH em que o tampão demonstra ser eficiente. O tampão deve ser eficiente e
resistente tanto quanto adição de ácido, quanto adição de base.
Experimentalmente, definimos a FAIXA DE TAMPONAMENTO de um tampão,
sendo o intervalo de 1 unidade acima e 1 unidade abaixo do pKa:
𝑝𝐾𝑎 − 1 ≤ 𝑝𝐻 ≤ 𝑝𝐾𝑎 + 1
No caso do tampão formado por Na2HPO4 e NaH2PO4, o equilíbrio
predominante é o seguinte:
Fosfato Monossódico = Sal Solúvel = 100% dissociado
NaH2PO4  Na+(aq) + H2PO4-(aq)
Fosfato Dissódico = Sal Solúvel = 100% dissociado
Na2HPO4  2 Na+(aq) + HPO4-2(aq)
Após dissociação desses sais, forma-se um tampão com o seguinte equilíbrio
químico:
H2PO4-(aq) + H2O(l) ⇌ HPO4-2(aq) + H3O+(aq)
𝐾𝑎 = 6,2.10−8
𝑝𝐾𝑎 = − log 𝐾𝑎 = − log 6,2.10−8 ≅ 7,2
Então, a faixa de tamponamento desse tampão é:
𝑝𝐾𝑎 − 1 ≤ 𝑝𝐻 ≤ 𝑝𝐾𝑎 + 1
7,2 − 1 ≤ 𝑝𝐻 ≤ 7,2 + 1
𝟔, 𝟐 ≤ 𝒑𝑯 ≤ 𝟖, 𝟐
Logo, os tampões a, b e c são iguais na faixa de tamponamento pois a faixa de
tamponamento depende só da constante de equilíbrio. Logo o tampão D, é diferente dos
demais pela FAIXA DE TAMPONAMENTO, pois apresenta outros compostos
químicos diferentes e consequentemente, diferente constante de equilíbrio.
A mistura D caracteriza um sistema-tampão, onde ocorrerá o seguinte
equilíbrio químico:
CH3COOH + H2O(l) ⇌ CH3COO-(aq) + H3O+(aq)
𝐾𝑎 = 1,8.10−5
𝑝𝐾𝑎 = − log 𝐾𝑎 = − log 1,8.10−5 = 4,74
Então, Faixa de tamponamento:
𝟑, 𝟕𝟒 ≤ 𝒑𝑯 ≤ 𝟓, 𝟕𝟒
PODER TAMPONANTE – Definição: Dado um equilíbrio que caracteriza um
sistema tampão, definimos Poder Tamponante de um tampão, a resistência
que ele apresenta à adição de ácidos ou de base numa mesma concentração,
aquele tampão que variar menos o pH (ou seja, resistir mais a variação) é o
tampão com maior poder tamponante.
Ao avaliar um tampão com a mesma faixa de tamponamento, ou seja,
composto pelas mesmas substâncias químicas, evidencia-se que o tampão de
maior concentração, resistirá mais a variação de ácido e de base, sendo assim,
quanto maior a concentração de um tampão, maior é o seu poder tamponante.
Exemplo de exercício envolvendo poder tamponante:
Como varia o pH de um tampão de 1L: a) ácido acético/acetato de sódio 0,2
mol/L e b) de um tampão ácido acético/acetato de sódio 0,1 mol/L, se
adicionarmos à cada solução 0,05 mol de HCl ou 0,05 mol de NaOH? Que
conclusão pode ser efetuada a partir dos resultados numéricos obtidos?
a-) Tampão de ácido acético e acetato de sódio (0,2 mol/L)
H3CCOOH
⇌
H+(aq)
+
H3CCOO-(aq)
Para um tampão com concentração do sal = concentração do ácido, temos:
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 = − log 1,8.10−5 = 4,74
Adição de HCl (0,05 mol):
Ácido Clorídrico = Ácido forte = 100% ionizado
HCl

H+
+
Cl0,05 mol
0,05 mol
0,05 mol
Os íons H+ provenientes do HCl reagirão com o íon acetato, deslocando o
equilíbrio e minimizando a variação de pH:
H3CCOOH
Início
Reage/Forma
Equilíbrio
⇌
H+(aq)
+
H3CCOO-(aq)
0,2 mol/L
y mol
0,2 mol/L
0,05 mol/L
0,05 mol/L
0,05 mol/L
(0,2+0,05) mol/L (y-0,05) mol/L (0,2-0,05) mol/L
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂−
0,15
=
= 0,6
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂𝐻
0,25
𝑝𝐾𝑎 = 𝑝𝐻 − log
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂−
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂𝐻
𝒑𝑯 = 𝟒, 𝟕𝟒 − 𝟎, 𝟐𝟐𝟏 = 𝟒, 𝟓𝟏𝟖
Adição de NaOH (0,05 mol):
Hidróxido de Sódio = Base forte = 100% dissociado
NaOH

Na+
+
OH0,05 mol
0,05 mol
0,05 mol
Os íons OH- provenientes do NaOH reagirão com o íon H+, deslocando o
equilíbrio e minimizando a variação de pH:
H3CCOOH
Início
Reage/Forma
Equilíbrio
⇌
H+(aq)
+
H3CCOO-(aq)
0,2 mol/L
y mol
0,2 mol/L
0,05 mol/L
0,05 mol/L
0,05 mol/L
(0,2-0,05) mol/L (y+0,05) mol/L (0,2+0,05) mol/L
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂−
0,25
=
= 1,6667
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂𝐻
0,15
𝑝𝐾𝑎 = 𝑝𝐻 − log
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂−
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂𝐻
𝒑𝑯 = 𝟒, 𝟕𝟒 + 𝟎, 𝟐𝟐𝟏 = 𝟒, 𝟗𝟔
Tampão de ACETATO (0,2 mol/L): ∆𝒑𝑯 ≅ 𝟎, 𝟐𝟐𝟏, tal que ∆𝒑𝑯 >
0, quando se adiciona base e ∆𝒑𝑯 < 0, quando se adiciona ácido.
b-) Tampão de ácido acético e acetato de sódio (0,1 mol/L)
H3CCOOH
⇌
H+(aq)
+
H3CCOO-(aq)
Para um tampão com concentração do sal = concentração do ácido, temos:
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 = − log 1,8.10−5 = 4,74
Adição de HCl (0,05 mol):
Ácido Clorídrico = Ácido forte = 100% ionizado
HCl

H+
+
Cl0,05 mol
0,05 mol
0,05 mol
Os íons H+ provenientes do HCl reagirão com o íon acetato, deslocando o
equilíbrio e minimizando a variação de pH:
H3CCOOH
Início
Reage/Forma
Equilíbrio
⇌
H+(aq)
+
H3CCOO-(aq)
0,1 mol/L
y mol
0,1 mol/L
0,05 mol/L
0,05 mol/L
0,05 mol/L
(0,1+0,05) mol/L (y-0,05) mol/L (0,1-0,05) mol/L
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂−
0,05
=
= 0,333
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂𝐻
0,15
𝑝𝐾𝑎 = 𝑝𝐻 − log
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂−
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂𝐻
𝒑𝑯 = 𝟒, 𝟕𝟒 − 𝟎, 𝟒𝟕𝟕 = 𝟒, 𝟐𝟔
Adição de NaOH (0,05 mol):
Hidróxido de Sódio = Base forte = 100% dissociado
NaOH

Na+
+
OH0,05 mol
0,05 mol
0,05 mol
Os íons OH- provenientes do NaOH reagirão com o íon H+, deslocando o
equilíbrio e minimizando a variação de pH:
H3CCOOH
Início
Reage/Forma
⇌
H+(aq)
0,1 mol/L
0,05 mol/L
+
H3CCOO-(aq)
y mol
0,05 mol/L
0,1 mol/L
0,05 mol/L
Equilíbrio
(0,1-0,05) mol/L (y+0,05) mol/L
(0,1+0,05) mol/L
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂−
0,15
=
=3
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂𝐻
0,05
𝑝𝐾𝑎 = 𝑝𝐻 − log
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂−
𝐻3 𝐶𝐶𝑂𝑂𝐻
𝒑𝑯 = 𝟒, 𝟕𝟒 + 𝟎, 𝟒𝟕𝟕 = 𝟓, 𝟐𝟏
Tampão de ACETATO (0,1 mol/L): ∆𝒑𝑯 ≅ 𝟎, 𝟒𝟕𝟕, tal que ∆𝒑𝑯 >
0, quando se adiciona base e ∆𝒑𝑯 < 0, quando se adiciona ácido.
Resposta: Pode-se concluir que o tampão, varia o pH de acordo com
sua concentração molar, quanto mais concentrado, menor a variação
de pH. E observa-se também que:
𝟐 ∆𝒑𝑯 (𝑻𝒂𝒎𝒑ã𝒐 𝟎, 𝟐 𝒎𝒐𝒍/𝑳) = ∆𝒑𝑯 (𝑻𝒂𝒎𝒑ã𝒐 𝟎, 𝟏 𝒎𝒐𝒍/𝑳)
Resumindo: Resposta da sua pergunta = Os tampões, a b e c diferem pelo
poder tamponante, e o tampão d, difere dos demais pela faixa de
tamponamento.