Solução tampão - equílibrio químico nh3/nh4cl - ph

50 mL de uma solução tem [NH3]= 1,2mol/L e [NH4Cl]= 0,9mol/L. Qual volume de 3,8 mol/L de NH4Cl, 3,0 mol/L de NaOH e água serão necessários para produzir 25,0 mL de uma solução com o mesmo pH e capacidade tamponante da mistura NH3/NH4Cl? Kb NH3 = 1,8x10^-5 ?


 


Como eu devo resolver essa questão? Primeiramente eu pensei em calcular o pH referente a solução de NH3/NH4Cl e a partir desse pH encontrar a concentração de H+ e talvez substituir na equação [H+]= [acido]/[base conjugada] . Ka, pra assim descobrir a proporção de NH4 para 1L de solução. Mas não sei se isso é correto e não sei finalizar o exercício. Fico grata caso alguém me ajude!

Tamires dos Anjos
Tamires
perguntou há 1 semana

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1 resposta
Professora Roberta Nogueira
Respondeu há 1 semana
BOa tarde Tamires!

Vamos lá!

A primeira coisa é calcular o pH do primeiro tampão descrito:

NH3 + HCl --> NH4Cl

pH = pKa + log (Cb/Ca)
pH = 4,75 + log ([NH3]/[NH4Cl])
pH = 4,75 + log (1,2/0,9)
pH = 4,75 + 0,12
pH = 4,87

Em seguida, ele pede pra calcular as concentrações sobre novo tampão:

NH4+ + OH- --> NH3 + H2O

1) [NH4+] = (Ca*Va - Cb*Vb)/(Va + Vb)
[NH4+] = (3,8*Va - 3*Vb)/(Va + Vb) (I)

2) [NH3] = (Cb*Vb)/(Va + Vb)
[NH3] = (3*Vb)/(Va + Vb) (II)

Como ele quer um tampão com a mesma capacidade tamponante e mesmo pH da solução anterior, temos as condições:

Va + Vb = 25 mL
[NH3]/[NH4+] = 1,2/0,9 (III)

Assim, substituindo (I) e (II) em (III):

[NH3]/[NH4+] = [(3*Vb)/(Va + Vb)]/[(3,8*Va - 3*Vb)/(Va + Vb)] = 1,2/0,9
[3*Vb/(3,8*Va - 3*Vb)] = 1,2/0,9
6,3*Vb = 4,56*Va

Já que:
6,3*Vb = 4,56*Va (IV)
Va + Vb = 25 (V)

Substituímos (V) em (IV), temos:
6,3*Vb = 4,56*(25 - Vb)
6,3*Vb = 114 - 4,56*Vb
10,86*Vb = 114
Vb = 10,5 mL (VI)

Substituindo (VI) em (V), temos:
Va = 25 - Vb
Va = 25 - 10,5
Va = 14,5 mL

Concluímos então:
Precisaremos de 10,5 mL de [NH4Cl] com concentração de 3,8 mol/L e 14,5 mL de NaOH com concentração de 3 mol/L para produzir 25mL de tampao de mesma eficiencia e pH.

Notas:

pka = - logKa = -log(1,8*10^-5) = 4,75

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Abraços

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