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O pH e o pKa são parâmetros importantes da solução em muitas áreas da química, incluindo cálculos envolvendo equilíbrios ácido-base. pH é a medida universal de acidez, definida como o logaritmo negativo, para a base 10, da "concentração de íons hidrogênio" de uma solução e é expressa como: pH = -log. Os parênteses indicam concentração e o sinal "+" indica a carga do íon hidrogênio. pKa é o logaritmo negativo, para a base 10, da "constante de dissociação" de um ácido fraco. Por exemplo, a dissociação de um ácido fraco “HA” é escrita: Ka = /, onde A- é a “base conjugada” do ácido. Portanto, pKa = -log Ka. Todo ácido fraco tem um valor único de pKa. Use a equação de Henderson-Hasselbalch para calcular o pH de uma solução tampão, que é uma solução de um ácido fraco e sua base conjugada, quando o pKa do ácido é conhecido. Esta equação é expressa: pH = pKa + log (/).
Suponha que você tenha uma solução tampão que foi preparada adicionando 25,0 ml de uma solução 0,1 M de hidróxido de sódio (NaOH) a 75,0 ml de uma solução 0,1 M de ácido acético (CH3COOH), onde "M" indica concentração de molar. Observe que o ácido acético reage com NaOH para formar a base conjugada, CH3C00H-, da seguinte maneira: CH3COOH + NaOH = CH3C00- + Na + H20. Para calcular o pH, é necessário calcular as quantidades de ácido e base conjugada na solução tampão após a reação.
Calcule as moles iniciais de base e ácido na solução tampão. Por exemplo, moles de NaOH = 25,0 ml x 0,1 mole / litro x 1 litro / 1000 ml = 0,0025 moles; moles de CH3COOH = 75,0 ml x 0,10 mole / litro x 1 litro / 1000 ml = 0,0075 moles.
Observe que, ao misturar as soluções, o CH3COOH consome os íons OH- (hidroxil) associados ao NaOH, de modo que o que resta são 0,0050 moles de CH3COOH (ácido), 0,0025 moles de CH3COO- (base) e 0 moles de OH- .
Substitua o pKa do ácido (4,74 para ácido acético) e as concentrações de ácido e base na equação de Henderson-Hasselbalch para calcular o pH da solução tampão. Por exemplo, pH = 4,74 + log (0,0025 / 0,005) = 4,74 + log 0,5 = 4,44.