Físico-Química

julianab

Uma solução tampão foi obtida pela mistura de 500,00 ml de HClO $(K_a=3,1\times 10^{-8})$ 0,500 mol/L com 500,00 ml de NaOH 0,400 mol/L. Calcule o volume necessário de HCl 1,00 mol/L ou NaOH 1,00 mol/L, para diminuir o pH do tampão em 0,4 unidades de pH.

Resposta

$46,71 \ m\ell$

Inicialmente temos a seguinte equação química que representa a reação de neutralização entre o ácido hipocloroso e o hidróxido de sódio:
$HC\ell O_{(aq)}+NaOH_{(aq)}\longrightarrow NaC\ell O_{(aq)}+H_2O_{(\ell)}$

$n_{HC\ell O}=c_{HC\ell O} \cdot V_{HC\ell O}=0,500 \cdot 0,500=0,25 \ mol$
$n_{NaOH}=c_{NaOH} \cdot V_{NaOH}=0,400 \cdot 0,500=0,20 \ mol$

Pela estequiometria da reação, 1 mol de $HC\ell O$ reage com 1 mol de NaOH; logo 0,2 mol de $HC\ell O$ reage com 0,2 mol de NaOH. formando 0,2 mol de $NaC\ell O$ e restando, em solução, $0,25-0,20=0,05 \ mol$ de $HC\ell O$ .

A solução tampão formada entre o ácido e seu sal obedece à seguinte equação química:

$HC\ell O_{(aq)} \leftrightharpoons H_{(aq)}^+ +C\ell O_{(aq)}^-$

A equação de Henderson-Hasselbach nos dá o valor do pH do tampão e lembrando que o volume total, agora, é 1 litro:
$pH=pk_a + \log \frac{\left[NaC\ell O_{(aq)}\right]}{\left[HC\ell O_{(aq)}\right]}$
$pH=-\log 3,1 \times 10^{-8}+\log \frac{\frac{0,20}{1}}{\frac{0,05}{1}}$
$pH=7,50864+\log 4=8,11067$

O valor do pH do tampão deve abaixar de 0,4 unidades, logo o novo valor do tampão será: $8,11067-0,4=7,71067$
Então:
$pH=pk_a + \log \frac{\left[NaC\ell O_{(aq)}\right]}{\left[HC\ell O_{(aq)}\right]}$
$7,71067=-\log 3,1 \times 10^{-8}+\log \frac{\left[NaC\ell O_{(aq)}\right]}{\left[HC\ell O_{(aq)}\right]}$
$\log \frac{\left[NaC\ell O_{(aq)}\right]}{\left[HC\ell O_{(aq)}\right]}=7,71067-7,50864=0,20203$
$\frac{\left[NaC\ell O_{(aq)}\right]}{\left[HC\ell O_{(aq)}\right]}=10^{0,20203}=1,59232$

Para abaixarmos o pH, devemos adicionar mais ácido clorídrico. Dessa forma, haverá consumo de íons hipoclorito e o equilíbrio se deslocará para a direita. Seja $v$ , o volume, em litros, de solução de $HC\ell$ adicionado:

$\frac{\left[NaC\ell O_{(aq)}\right]}{\left[HC\ell O_{(aq)}\right]}=\frac{\frac{0,20\cdot 1-1 \cdot v}{1+v}}{\frac{0,05 \cdot 1+1 \cdot v}{1+v}}=1,59232$
$\frac{0,2-v}{0,05+v}=1,59232$
$0,2-v=0,07962+1,59232v$
$0,12038=2,59232v$
$v=0,04644 \ \ell=46,44 \ m\ell$

Espero ter ajudado!

Físico-Química ⇒ Solução tampão

Solução tampão

Re: Solução tampão

Físico-Química ⇒ Solução tampão

Solução tampão

Re: Solução tampão

Entrar • Registrar