Hidrólise e Soluções Tampão

Hidrólise e
Soluções Tampão
MarcosCM
• Revisão de conceitos
• Hidrólise de sais
• Soluções tampão
– características frente ácidos e bases;
– preparação de tampões
– capacidade tamponante
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Ácidos e Bases Fortes
Completamente dissociados
HA
HCl(aq)
H+ A-
H+(aq) + Cl-(aq)
Ácidos e Bases Fracas
Dissociação parcial
HA
HA (aq) + H2O ⇆ H3O+(aq) + A-(aq)
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HA
H+ A-
Ácidos e Bases: Bronsted-Lowry
HNO2 (aq) + H2O(l) ⇆ NO2-(aq)
Ácido
Base
Base
Conjugada
NH3 (aq) + H2O(l) ⇆ NH4+(aq)
Base
Ácido
+
Ácido
Conjugado
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H3O+(aq)
Ácido
Conjugado
+
OH-(aq)
Base
Conjugada
Ácidos
Bases
H2O(l) ⇆ H+(aq) + OH-(aq)
Kw = [H+].[OH-] = 1,0 x 10-14
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Relação entre Ka e Kb
NH3(aq) + H2O(l) ⇆
NH4+(aq)
+
OH-
(aq)
Kb = [NH4+].[OH-]
[NH3]
NH4+ (aq) ⇆ NH3(aq) + H+(aq)
Ka = [NH3].[H+]
[NH4+]
H2O(l) ⇆ H+(aq) + OH-(aq)
Kw = [H+].[OH-]
Ka x Kb =
[NH3].[H+] [NH4+].[OH-]
[NH3]
[NH4+]
Ka x Kb = Kw
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=
[H+].[OH-]
Hidrólise
pH < 7
pH = 7
NH4Cl(aq)
NaCl(aq)
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pH > 7
NaCH3COO(aq)
Propriedades ácido-base dos sais
1. Sais derivados de ácidos fortes e bases fortes
2. Sais derivados de ácidos fracos e bases fortes
3. Sais derivados de ácidos fortes e bases fracas
4. Sais derivados de ácidos fracos e bases fracas
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1. Calcule o pH em uma solução de NaCN 1,0 mol L-1.
(Ka = 4,0 x 10-10)
2. Calcule o pH de uma solução de NH4Cl 0,20 mol L-1.
(Kb = 1,8 x 10-5)
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Soluções Tampão
O que é?
Um sistema que resiste a mudanças de pH quando ácidos
ou bases são adicionados* ou quando uma diluição ocorre.
Constituídos...
...de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada
(Ex:ácido acético/acetato de sódio), ou de uma base fraca
e seu ácido conjugado (Ex: amônia/cloreto de amônio).
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Solução Tampão
HA(aq)
H+(aq) + A-(aq)
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Adição de ácido forte
A-(aq) + H3O+(aq)
HA(aq)
HA(aq) + H2O(l)
H+(aq) + A-(aq)
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Adição de base forte
HA(aq) + OH-(aq)
HA(aq)
A-(aq) + H2O(l)
H+(aq) + A-(aq)
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3. Quais seriam as reações considerando os equilíbrios de
uma base fraca e seu ácido conjugado?
(Ex: Tampão TRIS)
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pH de uma solução tampão
HA(aq)
H+(aq) + A-(aq)
[H+] = Ka [HA]
[A-]
Ka = [H+] [A-]
[HA]
pH = pKa + log [A-]
[HA]
Equação de HendersonHasselbalch
-log [H+] = -log Ka [HA]
[A-]
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Escolha de um tampão
Selecionar ácido/base
fraco com pka próximo
ao pH desejado
Calcular a proporção
do par conjugado
Calcular as
concentrações
necessárias
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4. Qual a proporção entre acetato de sódio e ácido acético
necessária para produzir uma solução tampão com
pH = 5,09? (Ka = 1,8 x 10-5)
5. Qual o pH de um tampão com ácido láctico (0,12 mol L-1)
e lactato de sódio (0,1 mol L-1) ? (Ka = 1,4 x 10-4)
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Adição de ácido e base forte ao tampão
Tampão contendo
Estequiometria
HX e Xácido forte
base forte
HX + OH-
X- + H+
X- + H2O
HX + H2O
Recalcular
[HX] e [X-]
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Equilíbrio
Utilizar Ka, [HX] e [X-]
calcular o pH
6. Um tampão é feito adicionando 0,3 mol de ácido acético e
0,3 mol de acetato de sódio em 1 L de solução. O pH do
tampão é 4,74.
a)Calcular o pH da solução após adição de 0,02 mol de
NaOH
b)Para comparação, calcular o pH resultante se 0,02 mol de
NaOH for adicionado a 1L de água pura.
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Capacidade tamponante
Habilidade da solução tampão de resistir a mudanças de
pH frente a adições de um ácido ou de uma base.
pH = pKa ± 1
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Tampões biológicos
7,0
7,4
acidose
7,8
alcalose
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H2O + CO2
K1 =
K1 / K 2
H2CO3
[H2CO3]
[ CO2 ]
=
Ka
=
K2 =
[ H+] [HCO3-]
[CO2]
pH
H+ +
=
pK
+
.
log
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HCO3-
[H2CO3]
[ H+ ] [ HCO3- ]
[ H+]
[HCO3-]
[CO2]
=
Ka
[CO2]
[HCO3-]
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