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Cálculo do pH de uma solução-tampão

O cálculo do pH de uma solução-tampão envolve identificar se a solução tem caráter ácido ou básico.

Para determinar o pH de uma solução-tampão, é importante conhecer a característica da solução com a qual se está lidando. Uma solução-tampão pode ser classificada em:

a) Solução-tampão ácida

É formada por um ácido fraco (Clique aqui e saiba sobre a classificação dos ácidos quanto à força) e por um sal que apresente o mesmo ânion do ácido. Um exemplo é a mistura formada pelo ácido cianídrico (HCN) e o sal cianeto de sódio (NaCN).

b) Solução-tampão básica

É a solução-tampão formada por uma base fraca (Clique aqui e saiba sobre a classificação das bases quanto à força) e por um sal que apresente o mesmo cátion da base. Um exemplo é a mistura formada pelo hidróxido de amônio (NH4OH) e o sal cloreto de amônio (NH4Cl).

Fórmulas para cálculo do pH de uma solução-tampão

  • Para solução-tampão ácida:

Para determinar o pH de uma solução-tampão ácida, basta somar o valor do pKa do ácido com o logaritmo da relação entre a concentração molar do sal e a concentração molar do ácido:

pH = pKa + log [sal] 
                      [ácido]

OBS.: Caso o exercício não forneça o valor do pKa, para determiná-lo, basta calcular o logaritmo do Ka (constante de ionização do ácido):

pKa = -log [Ka]

  • Para solução-tampão básica

Para determinar o pH de uma solução-tampão básica, basta somar o valor do pKb da base com o logaritmo da relação entre a concentração molar do sal e a concentração molar da base:

pH = pKb + log [sal] 
                     [base]

OBS.: Caso o exercício não forneça o valor do pKa, para determiná-lo, basta calcular o logaritmo do Kb (constante de dissociação da base):

pKb = -log [Kb]

Para uma solução básica, podemos ainda utilizar a seguinte fórmula (caso o exercício forneça ou faça referência ao pKw):

pH = pKw - pKb - log [sal] 
                             [base]

Exemplos de cálculo do pH de uma solução-tampão

Exemplo 1: (UNIFOR-CE) Ácido láctico – CH3CH(OH)COOH – e lactato de sódio – CH3CH(OH)COONa - formam, em água, uma solução-tampão. Tal solução contendo 0,12 mol/L do ácido e 0,10 mol/L do lactato tem, a 25 ºC, pH bem definido. Para calcular seu valor, utilizou-se o valor da constante de equilíbrio, a 25 ºC, de:

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Keq = 1,4.10-4 mol/L

Considerando-se que a constante de equilíbrio é muito pequena, ou seja, forma-se quantidade desprezível de lactato proveniente do ácido, pode-se calcular o pH da solução. Seu valor encontra-se no intervalo

a) 1 – 3

b) 3 – 4

c) 4 – 5

d) 5 – 6

e) 7 – 9

Resolução:

Dados fornecidos pelo exercício:

  • [CH3CH(OH)COOH] = 0,12 mol.L–1

  • [CH3CH(OH)COONa] = 0,10 mol.L–1

  • Ka = 1,4.10-4

  • pH = ?

Inicialmente temos que encontrar o valor do pKa, já que o exercício forneceu o valor do Ka por meio da seguinte expressão:

pKa = -log [Ka]

pKa = -log 1,4.10-4

pKa = 4. log 10 – log 1,4

pKa = 4.1 – 0,146

pKa = 4 – 0,146

pKa = 3,85

Como se trata de uma solução-tampão ácida e temos diversos dados, basta utilizá-los na expressão a seguir:

pH = pKa + log [sal]
                       [ácido]

pH = 3,85 + log 0,10
                       0,12

pH = 3,85 + log 0,83

pH = 3,85 – 0,080

pH = 3,77

Exemplo 2: Qual é o pH aproximado de uma solução obtida pela mistura de 100 mL de uma solução aquosa de NH4OH 1 x 10–2 mol.L–1 e 100 mL de uma solução aquosa de NH4Cl 5 x 10–2 mol.L–1, sabendo-se que o Kb do NH4OH é 4,9 x 10–10 (pKb = 9,31)? (Dados: log 5 = 0,7)

a) pH = 2

b) pH = 12

c) pH = 10

d) pH = 7

e) pH = 4

Resolução:

Dados fornecidos pelo exercício:

  • [NH4OH] = 1 x 10–2 mol.L–1

  • [NH4Cl] = 5 x 10–2 mol.L–1

  • Kb = 4,9 x 10–10

  • pKb = 9,31

  • log 5 = 0,7

  • pH = ?

Como se trata de uma solução-tampão ácido (formado por uma base fraca e um sal com um ânion que origina ácido forte) e temos diversos dados, inicialmente devemos utilizar a expressão abaixo para determinar o pOH:

pOH = pKb + log [sal]
                           [base]

pOH = 9,31 + log 5.10-2
                            1.10-2

pOH = 9,31 + log 5

pOH = 9,31 + 0,7

pOH = 10

 

Em seguida, utilizamos a expressão abaiixo para determinar o valor do pH:

 

pH + pOH = 14

pH + 10 + 4

pH = 14 - 10

pH = 4

 




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Por: Diogo Lopes Dias