Solução tampão

Solução tampão

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁCENTRO DE CIÊNCIAS ENGENHARIAS E CIENCIAS EXATASGRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PESCA

RELATÓRIOSOLUÇÃO TAMPÃO: EFICIENCIA E FAIXA DE pH DE SOLUÇÃO DE UM TAMPÃO

Aluna: RaízaProfessora: Káthia Kunzler

Toledo - PR2011

INTRODUÇÃO

O conceito original de ação tamponante surgiu de estudos bioquímicos e da necessidade do controle do pH em diversos aspectos da pesquisa biológica, como por exemplo em estudos com enzimas que têm sua atividade catalítica muito sensível a variações de pH. Neste contexto, em 1900, Fernbach e Hubert,em seus estudos com a enzima amilase, descobriram que uma solução de ácido fosfórico parcialmente neutralizado agia como uma “proteção contra mudanças abruptas na acidez e alcalinidade”. Esta resistência à mudança na concentração hidrogeniônica livre de uma solução foi então descrita por estes pesquisadores

como “ação tamponante” (do inglês buffering). Seguindo esta constatação, em 1904, Fels mostrou que o uso de misturas de ácidos fracos com seus sais (ou de bases fracas com seus sais) permitia a obtenção de soluções cuja acidez (ou basicidade) não era alterada pela presença de traços de impurezas ácidas ou básicas na água ou nos sais utilizados na sua preparação, em decorrência de dificuldades experimentais tais como a ausência de reagentes e de água com elevado grau de pureza.

O conceito de pH foi introduzido por Sørensen em 1909, com o intuito de

quantificar os valores de acidez e basicidade de uma solução.

O conceito de tampão é aplicado nas diversas áreas do conhecimento. Bioquímicos utilizam tampões devido às propriedades de qualquer sistema biológico ser dependente do pH; além disso, em química analítica e industrial, o controle adequado do pH pode ser essencial na determinação das extensões de reações de precipitação e de eletrodeposição de metais, na efetividade de separações químicas, nas sínteses químicas em geral e no controle de mecanismos de oxidação e reações eletródicas. Uma definição mais abrangente foi apresentada, recentemente, por Harris (1999): uma solução tamponada resiste a mudanças de pH quando ácidos ou bases são adicionados ou quando uma diluição ocorre.

Embora haja outros tipos de solução tampão, estas soluções são constituídas geralmente de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada (exemplo: ácido acético e acetato de sódio), ou da mistura de uma base fraca e seu ácido conjugado (exemplo: amônia e cloretode amônio).

Solução tampão: equilíbrio químico e princípio de Le Chatelier

Uma solução tampão pode ser preparada misturando-se uma solução de ácido fraco com uma solução do seu sal (base conjugada). Analisemos o que ocorre, em termos de equilíbrio químico, após esta mistura.

Quando misturamos A mols de ácido fraco (ou de base fraca) com B mols de sua base conjugada (ou de ácido conjugado), a quantidade de matéria do ácido (ou base) permanecerá, no equilíbrio químico, próximo de A e a quantidade de matéria da base conjugada (ou ácido conjugado) próximo de B.

A capacidade tamponante de uma solução tampão é, qualitativamente, a habilidade desta solução de resistir a mudanças de pH frente a adições de um ácido ou de uma base. Quantitativamente, a capacidade tampão de uma solução é definida como a quantidade de matéria de um ácido forte ou uma base forte necessária para que 1,00 L de solução tampão apresente uma mudança de uma unidade no pH (Skoog et al., 1996).

Esta habilidade em evitar uma mudança significativa no pH é diretamente relacionada à concentração total das espécies do tampão (ácidas e básicas), assim como à razão destas. É verificado que um tampão é mais efetivo a mudanças no pH quando seu pH é igual ao pKa, ou seja, quando as concentrações das espécies ácida e básica são iguais. A região de pH útil de um tampão é usualmente considerada como sendo de pH = pKa ± 1.

A razão fundamental de uma solução tampão resistir a mudanças de pH resulta do fato de que íons hidroxila quando adicionados a este tipo de solução, reagem quantitativamente com as espécies básicas e ácidas presentes, originando o ácido fraco e a base fraca, respectivamente.

Intuitivamente, é fácil constatar que quanto maior a concentração das espécies do tampão, maior será a quantidade de íons hidroxila necessária para a conversão completa dessas espécies a ácidos fracos e bases fracas. Ao final desta conversão, a razão entre a espécie predominante e a de menor quantidade do tampão torna-se elevada e a solução deixa de ser um tampão.

Cabe salientar que para o entendimento do conceito de solução tampão é necessário o conhecimento do conceito de ácido e base de BronstedLowry.

OBJETIVOS

Descrever os efeitos do pH sobre a solução

Observar, relatando a eficiência tamponante da solução

Utilizando um pHmetro, conhecer os valores de pH quando há adição de íons

Demonstrar através de esboços gráficos a variação de pH a cada pequena quantidade de íons adicionados e a eficiência do sistema – tampão

Comparar pH amostral com pH teórico

MATERIAIS E REAGENTES

Acido acético glacial (CH3COOH)

Acetato de sódio(s) (CH3COONa)

Solução de HCl 0,01 mol∕L (1,0L)

Solução de NaOH 0,01 mol∕L (1,0L)

Pisseta com água destilada

pHmetro

Soluções de calibração do pHmetro (pH 4, 7 e 10)

4 béqueres de 100ml

Béquer de 50 ml

Bureta de 25 ml

Suporte universal com garras

Agitador magnético com haste

METODOLOGIA

Primeiramente preparou-se 100 ml de solução tampão de CH3COOH∕CH3CO- com concentração 0,1 mol∕L na porção 1:1, em seguida calibrou-se o pHmetro com os tampões na faixa de 4 e 7.

Dividiu-se a solução tampão em dois béqueres com 50 ml cada e realizou-se o mesmo com a água destilada.

Colocou-se então um dos béqueres com água destilada em cima do agitador magnético, adicionou-se a haste de agitação à água, agitou-se por alguns segundos e mergulhou-se o eletrodo do pHmetro na solução, mediu-se o pH e colocou-se sob uma bureta contendo 25ml de HCl.

Iniciou-se então o estudo do efeito tampão adicionando-se gota a gota a solução de HCl 0,01 mol∕L á água, sob agitação leve esperou-se a solução se homogeneizar o a estabilização do pH, anotou-se o valor registrado pelo pHmetro em uma tabela, repetiu-se este processo com diferentes volumes de HCl, porém após da adição de 60 gotas passou-se a medir o volume por mililitros. Os volumes totais adicionados e os pHs registrados foram registrados em uma tabela, após o termino do estudo com a água, iniciou-se o estudo com a solução tampão repetindo-se os mesmos passos, ao fim deste estudo realizou-se o mesmo processo com água porém inseriu-se a solução de NaOH ao fim desta repetiu-se os mesmo procedimentos com a solução tampão.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados do pH analisado foram descritos nas seguintes tabelas e seu gráfico comparando a mudança de pH da solução tampão e da água.

Adição de HCl

Volume (ml)

pH H20

pH Tampão

0

7

4,58

0,05

7,08

4,62

0,1

7,02

4,64

0,2

7,02

4,61

0,3

6,95

4,62

0,5

6,98

4,63

1

7,03

4,64

3

6,82

4,63

6

6,42

4,63

Adição de NaOH

Volume (ml)

pH H20

pH Tampão

0

4,84

4,68

0,05

4,66

4,66

0,1

4,82

4,65

0,2

4,74

4,66

0,3

9,34

4,66

0,5

9,69

4,69

1

10,21

4,74

3

10,52

4,85

6

11

4,99

15

11,44

5,47

Como se pode ver nos gráficos a solução tamponante quase não houve variação de pH

Porém ainda não pode-se concluir que estes valores encontrados sejam os valores reais, ou que deveriam ter-se apresentado por isso realizou-se o calculo do pH teórico, onde os valores encontrados estão apresentados no gráfico e os gráficos mostram a comparação entre o pH teórico e o amostral

HCL

Volume (ml)

pH amostral H20

pH teórico H20

0

7

8,00

0,05

7,08

7,70

0,1

7,02

7,40

0,2

7,02

7,22

0,3

6,95

7,00

0,5

6,98

6,70

1

7,03

6,23

3

6,82

5,95

6

6,42

5,57

15

5,84

2,30

NaOH

Volume (ml)

pH amostral H20

pH teórico H20

0

4,84

6,15

0,05

4,66

6,38

0,1

4,82

6,53

0,2

4,74

6,73

0,3

9,34

6,87

0,5

9,69

7,05

1

10,21

7,33

3

10,52

7,78

6

11

8,06

15

11,44

8,43

Como se pode perceber o pH calculado é diferente do amostrado, mostrando assim que houve erro na hora da adição das soluções.

CONCLUSÃO

Com base nos resultados obtidos no experimento, pode-se perceber que a solução tampão é muito eficiente ao manter o pH estável mesmo com adição de solução acida ou base.

BIBLIOGRAFIA

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/v13a04.pdf

http://pt.wikipedia.org/wiki/Solu%C3%A7%C3%A3o_tamp%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/PH

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