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O Que é Um Sistema Tampão e Qual Sua Função?

Uma solução tampão consiste em um ácido fraco e sua base conjugada, por exemplo ácido acético / acetato ou uma base fraca, e seu ácido conjugado, por exemplo amônia / amônio.

A característica das soluções tampão é que o pH dessas soluções permanece praticamente inalterado após a adição de pequenas quantidades de ácido ou bases fortes.

Para explicar o mecanismo de operação, consideramos uma solução que consiste em ácido acético e acetato de sódio.

O acetato de sódio é um sal completamente dissociado em água de acordo com a reação:

CH 3 COONa → CH 3 COO – + Na +

O ácido acético, que é um ácido fraco, se dissocia de acordo com o seguinte equilíbrio:

CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO – + H 3 O +

Um Pouco de Química

Para o princípio de Le Chatelier iões CH 3 COO – provenientes da dissociação de acetato de sódio, deslocar o equilíbrio de dissociação de ácido acético para a esquerda.

Suponha-se que adicionar pequenas quantidades de ácido forte que, uma vez que tais iões livres H 3 O + que vai ser “capturados” pelo ião de CH 3 COO – , formando um outro ácido acético em dissociado:

CH 3 COO – + H 3 O + → CH 3 COOH + H 2 O

Portanto, a quantidade de íons H 3 O + na solução não sofrerá variações significativas e o pH variará muito pouco.
Suponha que, em vez disso, adicione pequenas quantidades de base forte à solução tampão, por exemplo NaOH, que se dissociará completamente:
NaOH → Na + + OH –

Le Chatelier
Le Chatelier

Os iões OH – , que é assim formado vai ser “capturados” por as moléculas de CH 3 COOH presente, formando água de acordo com a reacção:

CH 3 COOH + OH – → CH 3 COO – + H2O

Também neste caso, o pH permanece quase inalterado, porque a quantidade de H 3 O + varia muito pouco.
Para conhecer o pH de uma solução tampão, podemos usar a equação de Handerson-Hasselbalch
Se a solução consistir em um ácido fraco e sua base conjugada:

pH = pK a + log [A – ] / [HA] sendo A – e concentrações de HA da base conjugada e ácido fraco respectivamente

Se a solução consistir em uma base fraca e seu ácido conjugado:

pOH = pK b + log [BH + ] / [B] sendo [BH + ] e [B], respectivamente, as concentrações de ácido e base conjugados.

Como pode ser visto, ele atua como um íon comum no equilíbrio de dissociação do ácido acético, empurrando o equilíbrio para a esquerda, enquanto aparece no balanço da hidrólise do acetato e, nesse caso, também o empurra para a esquerda. Portanto, pode-se supor que, quando preparamos um tampão, as concentrações de equilíbrio das duas espécies são iguais às respectivas concentrações iniciais, devido ao efeito do íon comum .

Adição do Ácido Forte

Um ácido enviará íons H + em solução . Estes serão neutralizados pelo CH 3 COO – , uma vez que é uma base. O efeito do ácido não é marcado. O oposto é verdadeiro. O hidroxilo OH – enviado a partir da base em solução irá reagir de uma forma quantitativa com CH 3 COOH. A diluição não afeta o pH de uma solução tampão, pois diminui a concentração de ácido e sal. O relacionamento, portanto, permanece constante. Esta propriedade do tampão será melhor compreendida pela observação da fórmula para o cálculo do pH. Um ácido conjugado com tampão de base fraca funcionará de maneira semelhante, o que significa que a base fraca será capaz de neutralizar adições de ácido enquanto seu ácido conjugado será capaz de neutralizar adições básicas.

Cálculo do PH

  • tampão ácido fraco + seu sal

A concentração de íons hidrogênio (H 3 O +) de uma solução tampão que consiste em um ácido fraco e um sal de sua base conjugada. Onde K a é a constante de dissociação ácida, C a é a concentração inicial de ácido fraco e C s é a concentração de sal. A partir disso, também podemos derivar a fórmula. Como o volume de solução é o mesmo para ácido e base, a concentração de íons hidrogênio também pode ser derivada, onde obviamente n a são as moles de ácido en s são as moles de sal.

A concentração de hidroxila (OH -) de uma solução tampão que consiste em uma base fraca e um sal de sua base conjugada. Onde C b é a concentração de base fraca e C s é a concentração do seu ácido conjugado. A fórmula para calcular o pOH é obtida. Também neste caso é possível simplificar o cálculo da concentração, uma vez que a base e seu sal são obviamente encontrados no mesmo volume de solução. Geralmente, você precisa de mais de um para calibrar o medidor de pH. O primeiro deve ser neutro com um pH igual a 7, o segundo deve ter um nível semelhante ao nível esperado da amostra, seja 4 ou 9,21. Soluções tampão com pH alto (9,21) são adequadas para calibrar o instrumento para uma amostra básica, enquanto aquelas com pH baixo (4) são usadas para preparar o instrumento para medir uma amostra ácida. Quando você os escolher, espere que eles atinjam a mesma temperatura, pois o valor do pH varia de acordo com a temperatura. Despeje as soluções em provetas individuais para calibração.

Quando você conseguir uma leitura estável e constante, defina o medidor de pH para o valor da solução tampão pressionando a tecla de ativação ou calibração uma segunda vez; aguarde a estabilização do valor medido, para obter uma calibração e leituras precisas.

Escala do PH
Escala do PH

Uma solução tampão é uma solução que resiste a fortes mudanças de pH e pode ser preparada misturando um ácido fraco com um sal ou uma base fraca com um sal.

Como um ácido e uma base estão presentes em uma solução tampão que pode neutralizar a adição de ácidos ou bases fortes, o valor do pH é mantido constante.

As soluções tampão são muito importantes porque, mesmo com pequenas adições de ácido ou base, o pH varia abruptamente, portanto essas soluções tampão evitam essas alterações.

As soluções tampão contêm um ácido e sua base conjugada, em concentrações iguais. Esta solução é preparada misturando um ácido fraco e um sal solúvel do mesmo, ou uma base fraca e um sal do mesmo.
Um exemplo é o par de ácido acético acetato de sódio CH _ {{3}} COOH/ CH _ {{3}} COONa, onde o ácido acético é ácido fraco e acetato de sódio é o sal que em solução libera o íon CH _ {{3}} COO ^ {-}que é a base conjugada forte.

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