A INVESTIGAÇÃO DO PODER TAMPÃO

[pic 1]                                                                                                                                     

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

INVESTIGAÇÃO DO PODER TAMPÃO

Disciplina: Físico-Química Experimental

Professora: Priscila Tamiasso

Aluno: Guilherme Vieira Monteiro de Freitas e Paulo Diniz Chaves

2018

1. Introdução

Uma solução tampão é uma solução que mantém o pH constante mesmo com a adição de pequenas quantidades de ácido ou base. Tais soluções consistem de uma mistura de um ácido fraco e o sal de sua base conjugada, ou de uma base fraca e o sal de seu ácido conjugado, no caso do experimento Na2HPO4 e KH2PO4.

        A ação tampão pode ser explicada do seguinte modo:

H3O+ + A- ↔H2O + HA

OH-+ HA ↔ H2O + A-

A adição de íons hidrônio e hidroxila não faz o pH do meio variar, já que esses são consumidos pelos ácidos e bases do sistema. O pH é mantido, até certo ponto, por conta do equilíbrio que há entre o ácido e a base no meio aquoso.  Isto é, a adição do ácido causa a primeira reação para formar o ácido fraco não dissociado HA. Na segunda reação, a adição de base resulta em que uma quantidade equivalente do ácido não dissociado seja substituído pelo sal. Como a solução não contém excesso de H3O+ ou OH- seu valor de pH permanece o mesmo. O pH das soluções tampões é dado pela equação de Henderson-Hasselbalch:

[pic 2]

Desta   forma o pH depende apenas das concentrações de ácido e base utilizadas no preparo da solução e o valor de pKa da reação de equilíbrio, e com isto pode-se preparar uma solução tampão no pH desejado.

Outra forma de determinar o pH é experimentalmente através do pHmetro, que é o equipamento que foi utilizado na prática.

1. Objetivo

O objetivo desse experimento foi verificar experimentalmente se o poder tampão é máximo quando as concentrações do ácido e do sal são iguais ([ácido] = [sal]).

1. Metodologia

A partir de uma solução 0,05M em Na2HPO4 (solução A) e de outra 0,05M em KH2PO4 (solução B), com auxílio de duas buretas graduadas, foram preparadas 12 soluções conforme tabela abaixo. Após, foram medidos os pH’s de cada uma das soluções. Para fazer a análise matemática dos dados, foram plotados dois graficos no excel um do pH vs [ácido]  e outro da derivada de pH em relação à [ácido] vs [ácido].

Nº da solução	Va (mL)	Vb (mL)
1	0	50
2	2	48
3	5	45
4	10	40
5	15	35
6	20	30
7	25	25
8	30	20
9	35	15
10	40	10
11	45	5
12	50	0

1. Resultados e Discussão

A partir das soluções preparadas, os seguintes valores de pH foram obtidos, e traçou-se um gráfico de pH x Concentração de KH2PO4 na solução final (Cb):

Nº da solução	Va (mL)	Vb (mL)	Cb (mol/L)	pH
1	0	50	0,05	4,4
2	2	48	0,048	5,4
3	5	45	0,045	5,8
4	10	40	0,04	6,2
5	15	35	0,035	6,6
6	20	30	0,03	6,8
7	25	25	0,025	7
8	30	20	0,02	7,3
9	35	15	0,015	7,6
10	40	10	0,01	7,8
11	45	5	0,005	8,1
12	50	0	0	9,3

[pic 3]

Nota-se que o gráfico ficou num formato bem próximo ao de um polinômio de 3° grau, sendo a região onde se tem a inflexão, a zona onde o tamponamento é mais efetivo. Esta região ocorre aproximadamente entre as concentrações de 0,02 e 0,03 mol/L, para obter o valor com maior precisão, foi feita a derivada da equação obtida no gráfico 1, e traçado um novo gráfico com o -∂pH/∂Cb: