O que é uma solução-tampão

Soluções Tampão

O que é uma solução-tampão Soluções-tampão são soluções que não apresentam variação significativa de ph por adição de pequenas quantidades de ácido ou de base fortes. Dulce Campos 27-11-2011 2

Efeito tampão de uma solução e a sua composição As soluções-tampão podem ter diversas composições: mistura de ácido fraco de Bronsted-sal da base conjugada; mistura de base fraca de Bronsted-sal do ácido conjugado; ácido forte; base forte. Dulce Campos 27-11-2011 3

Solução Tampão Para evidenciar o comportamento das soluções-tampão ter-se-á de comparar a variação do valor de ph que ocorre em água desionizada e em cada uma destas soluções, por adição de pequena quantidade de ácido ou de base forte. Dulce Campos 27-11-2011 4

Mistura de ácido fraco-sal da base conjugada Mistura de ácido acético e acetato de sódio, com concentrações 1,0 moldm- 3 (na mistura). 1. O sal é muito solúvel em água e está totalmente dissociado: 2. O ácido está parcialmente ionizado porque é um ácido fraco: Para a mistura ácido acético e acetato de sódio, a adição do sal faz com que o equilíbrio (1) evolua no sentido inverso (efeito do ião comum) Dulce Campos 27-11-2011 5

Mas como explicar o poder tampão desta mistura? Na solução anterior encontram-se: ácido acético praticamente não ionizado e por isso com uma concentração praticamente igual à inicial (grande reserva ácida); CH 3 COO - com concentração praticamente igual à inicial (grande reserva alcalina); concentrações dos iões H 3 O + (aq) e HO - (aq) bastante inferiores às das outras partículas. Dulce Campos 27-11-2011 6

Mas como explicar o poder tampão desta mistura? 1. Quando uma pequena quantidade de ácido forte é adicionada à solução-tampão, os iões H 3 O + (aq) irão reagir com a base (CH 3 COO - ) e o equilíbrio (1) irá evoluir no sentido inverso: aumentando a concentração de CH 3 COOH;.diminuindo a concentração de CH 3 COO - (aq). Como consequência, o ph da solução-tampão diminuirá apenas ligeiramente. Dulce Campos 27-11-2011 7

Mas como explicar o poder tampão desta mistura? 2. Quando se adiciona uma pequena quantidade de base forte à solução-tampão, e utilizando um raciocínio análogo ao anterior: os iões HO - (aq) irão reagir com os iões H 3 O + (aq) (ácido mais forte do que CH 3 COOH); o sistema evoluirá no sentido direto; o ph aumentará apenas ligeiramente. Dulce Campos 27-11-2011 8

Variação do ph da água e de uma solução-tampão por adição de um ácido forte. Dulce Campos 27-11-2011 9

Conclusões: A. Em qualquer das situações, como as concentrações iniciais do ácido e da base conjugadas são muito superiores às quantidades de H 3 O + (aq) ou de HO -( aq) adicionadas, a variação das concentrações é muito pequena e a variação do ph da solução-tampão é muito reduzida e muito inferior à que ocorreria se essa adição fosse feita à água. Dulce Campos 27-11-2011 10

Conclusões Dulce Campos 27-11-2011 11

Conclusões: B.Convém realçar que: para soluções-tampão em que existe um par conjugado ácido fraco-base conjugada, uma diluição não altera o ph da solução, pois ; afeta de igual modo a concentração do ácido e da base conjugada; No caso do ácido forte ou de base forte, uma diluição altera de forma significativa o ph. Dulce Campos 27-11-2011 12

Mistura de base fraca-sal do ácido conjugado Mistura de amoníaco e cloreto de amónio, com concentrações 1,0 moldm- 3 (na mistura). O sal está totalmente dissociado, uma vez que é muito solúvel em água A base está parcialmente ionizada porque é uma base fraca Dulce Campos 27-11-2011 13

Mistura de base fraca-sal do ácido conjugado O efeito tampão desta solução pode explicar-se do seguinte modo: 1. Quando uma pequena quantidade de ácido forte é adicionada à solução-tampão, os iões H 3 O + (aq) vão reagir com iões HO - {aq) e o equilíbrio (2) irá evoluir no sentido direto: aumentando a concentração de NH 4+ (aq); diminuindo a concentração de NH 3 (aq). Como consequência, o ph da solução-tampão diminuirá apenas ligeiramente. Dulce Campos 27-11-2011 14

Mistura de base fraca-sal do ácido conjugado Quando uma pequena quantidade de base forte é adicionada à solução-tampão, os iões HO - (aq) irão reagir com os iões NH 4+ (aq) e o sistema evoluirá no sentido inverso: diminuindo a concentração de NH 4+ (aq); aumentando a concentração de NH 3 (aq). Como consequência, o ph da solução-tampão aumentará apenas ligeiramente. Dulce Campos 27-11-2011 15

Mistura de base fraca-sal do ácido conjugado Dulce Campos 27-11-2011 16

Solução Tampão A relação entre as concentrações do ácido e da base conjugada - relação tampão - não varia de forma significativa e, por essa razão, o ph da solução-tampão apresenta uma ligeira variação do valor de ph, o que não acontece se em vez da solução-tampão for água. Dulce Campos 27-11-2011 17

Solução de ácido forte: HCl 0,10 mol dm -3 Um ácido forte como o ácido clorídrico atua como soluçãotampão em situações de ph baixo. O ácido é forte, está totalmente ionizado, pelo que é fácil determinar o valor do ph da solução a partir da definição de ph: ph = - log [H + (aq)] ph = 1,00 (a 25'C) Dulce Campos 27-11-2011 18

Solução de ácido forte: HCl 0,10 mol dm -3 1. Quando se adiciona 1,0 cm 3 de HNO 3 1,0 mol dm -3 a 100 cm 3 de solução de HCl 0,10 mol dm -3 o valor do ph alterase de 1,00 para 0,96: uma variação de apenas 0,04, sem qualquer significado. Esta mesma adição de 1,0 cm 3 de HNO 3 1,0 mol dm -3 a 100 cm 3 de água desionizada altera o ph de 7,00 para 2,00, o que mostra que a água não tem propriedades tampão. Dulce Campos 27-11-2011 19

Solução de ácido forte: HCl 0,10 mol dm -3 2. Quando se adiciona 1,0 cm 3 de NaHO 1,0 mol dm -3 a 100 cm 3 de solução de HCl 0,10 mol dm -3, altera o ph de 1,00 para 1,05. Esta mesma adição de 1,0 cm 3 de NaHO 1,0 mol dm -3 a 100 cm 3 de água desionizada altera o ph de 7,0 para 12,0, o que mostra que a água não tem propriedades tampão. Dulce Campos 27-11-2011 20

Solução de ácido forte: HCl 0,10 mol dm -3 Relembrando a titulação ácido forte-base forte e a respetiva curva de titulação, verifica-se que, quase até ao ponto de equivalência, o valor de ph do titulado aumenta muito lentamente por adição de solução alcalina. Neste intervalo a solução ácida apresenta propriedades tampão Dulce Campos 27-11-2011 21

Capacidade tampão 1. Como se poderá selecionar a melhor solução-tampão? A "melhor" solução-tampão será aquela que apresenta variações de ph pouco significativas, por adição de maiores quantidades de ácido ou de base fortes - capacidade tampão. 2. De que depende esta capacidade tampão? Esta capacidade é tanto maior quanto maiores e mais próximas forem as concentrações do ácido e da base conjugada. Dulce Campos 27-11-2011 22

Capacidade tampão 3. E quando é que esta capacidade tampão pode ser destruída? Se continuar a adição A - consomese (HA/A-) (1) Aumenta drasticamente a concentração de H 3 O + (aq), provocando uma diminuição brusca de ph - destruição da capacidadetampão. Dulce Campos 27-11-2011 23 (2)

Capacidade tampão Uma solução-tampão é destruída quando se adiciona uma grande quantidade de ácido forte, a qual consome toda a base e não há possibilidade de neutralizar mais ácido. Uma solução-tampão é destruída quando se adiciona uma grande quantidade de base forte, a qual consome todo o ácido e não há possibilidade de neutralizar mais base. Dulce Campos 27-11-2011 24

Capacidade tampão Dulce Campos 27-11-2011 25