Solução tampão

Solução tampão

Universidade Federal Rural de Pernambuco

Departamento de Química

Curso de Licenciatura em Química

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

Soluções Tampão

Recife

2011

Universidade Federal Rural de Pernambuco

Departamento de Química

Curso de Licenciatura em Química

Equipe: Heliana Caroline Batista do Nascimento

Maria Gabriella Albuquerque

Flávia Pimentel Gonçalves

Juliana Raysa Silva dos Santos

Polianne Andreza dos Santos Silva

Soluções Tampão

Relatório apresentado à disciplina de Química Analítica LI como parte dos requisitos para a avaliação da unidade.

Recife

2011

SUMÁRIO

1.

Introdução

04

2.

Procedimento

06

3

Resultados e discussão

07

3.

Questões

09

4

Referências bibliográficas

10

  1. INTRODUÇÃO

Solução tampão é uma solução formada por um ácido fraco e sua base conjugada ou por uma base fraca e seu ácido conjugado, estas soluções, são soluções capazes de conservarem seu pH mesmo após a adição de ácidos ou bases, até uma quantidade limite. A função de um agente tamponador é conduzir uma solução ácida ou alcalina a um certo pH e prevenir a mudança deste pH. Essa resistência do pH é resultado do equilíbrio entre as espécies participantes do tampão. Usando o princípio de Le Chatelier “quando se provoca uma perturbação sobre um sistema em equilíbrio, este se desloca no sentido que tende a anular esta perturbação, procurando ajustar-se a um novo equilíbrio”, portanto um agente tamponador sustenta esta faixa de concentração por prover o ácido ou base conjugada correspondente para estabilizar o pH ao que está sendo adicionado.

Existe, porém um limite para as quantidades de ácido ou de base adicionadas a uma solução tampão antes que um dos componentes seja totalmente consumido. Este limite é conhecido como a capacidade tamponante de uma solução tampão e é definido como a quantidade de matéria de um ácido ou base forte necessária para que 1 litro da solução tampão sofra uma variação de uma unidade no pH.

A capacidade tamponante é a quantidade máxima de ácido ou de base que pode ser adicionada sem que o tampão perca sua capacidade de resistir à mudança de pH.

As soluções tampão também regulam o funcionamento do corpo humano. Para que o corpo funcione corretamente, o pH dos fluídos deve ser mantido dentro de certos limites bem próximos. O pH do sangue, por exemplo, deve ficar entre 7,35 e 7,45. Para controlar o pH sanguíneo, o principal tampão utilizado pelo organismo é o tampão de bicarbonato. Se uma base entra no sangue, os íons OH-reagem com a parte ácida do tampão; se um ácido entra no sangue, os íons H+ reagem com a parte básica, sempre mantendo o pH em uma faixa muito restrita. Este sistema evita variações de 0.3 unidades de pH as quais poderiam trazer graves consequências ao ser humano.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

PROCEDIMENTO

Escala de pH

  1. Numerou-se sete tubos de ensaio com os números de 4 a 10

  1. Colocou-se em cada tubo 1 mL de solução tampão com pH igual a numeração do mesmo

  1. Adicionou-se 2 gotas da solução do indicador universal em cada tubo .

pH de soluções

  1. Num tubo de ensaio, colocou-se 1 mL de água e 2 gotas do indicador universal, para estimar o pH e registrar na tabela 2; adicionou-se 1 gota de HCl 0,1 M, para estimar o pH e registrar na tabela 2;

  1. Num tubo de ensaio, colocou-se 1 mL de água, 2 gotas do indicador universal e 1 gota de hidróxido de sódio 0,1 M. Para estimar o pH e registrar o valor na tabela 2

  1. Adicionou-se 1 gota de NH3 15 M, agitou-se e observou-se.

Deslocamento de equilíbrio

  1. Num tubo de ensaio, preparou-se uma solução tampão misturando 1 mL de ácido acético 3 M com 1 mL de acetato de sódio 3M e adicionou-se 4 gotas do indicador universal para estimar o pH. Em seguida, dividiu-se a solução em 2 tubos de ensaio numerados 1 e 2;

  1. À solução do tubo 1, adicionou-se 1 gota de HCl 0,1 M para estimar o pH. Em seguida, continuou-se a adição gota a gota até destruir totalmente o poder tamponante da solução.

  1. À solução do tubo 2, adicionou-se 1 gota de NaOH 0,1M para estimar o pH e registrar o valor na tabela 2. Em seguida, continuou-se a adição gota a gota até destruir totalmente o poder tamponante da solução.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

 Ao ser adicionado as duas gotas da solução do indicador universal em cada tubo de ensaio contendo as respectivas soluções tampão enumeradas, obteve-se uma escala de pH, que serviu como base no experimento.

pH

4

5

6

7

8

9

10

Cor

Laranja

Verde lodo

Verde oliva

Verde secreto

Ciano

Azul Royal

Violeta

Tabela 1. Escala padrão de pH

 Em um tubo de ensaio colocou-se uma gota de água, junto com o indicador universal, e estimou-se que o pH da solução é ligeiramente ácida, logo após adicionou-se uma gota de HCl a 0,1M,e observou-se que houve uma variação no pH, a solução tornou-se mais ácida. Repete-se o procedimento, só que desta vez usa-se NaOH a 0,1M e observou-se que o pH variou bruscamente, tornando-se básico.

Soluções

pH

Água

Entre 5-6

Água + 1 gota de HCl 0,1M

Aproximadamente 4

Água + 1 gota de NaOH 0,1M

10

Tabela 2. Efeito tampão

Ao adicionar uma gota de NH3 15M nos tubos de ensaio anterior, observa-se que houve uma variação de pH no primeiro tubo, isto ocorre, porque ao reagir com a água formou-se uma grande quantidade de OH- , deixando a solução básica, com pH igual a 10. Já no segundo tubo, não ocorre variação brusca, pois a solução contida no tubo já era básica.

 Preparou-se uma solução tampão misturando em um tubo de ensaio 1 mL de ácido acético 3M e 1 mL de acetato de sódio 3 M e adicionou-se 4 gostas do indicador universal, estimou-se o pH através da escala de ph que foi feita no início, e verificou-se que o pH é igual a 4. A solução preparada foi divida em dois tubos de ensaios numerados “1 e 2”.

No tubo 1, adicionou-se uma gota de HCl 0,1M, e , verificou-se que não houve uma variação no pH, porém continuou-se a adição gota a gota até destruir o poder tamponante da solução, onde foi gasto 2 mL da solução de HCl, porém mais concentrada, desta vez a 1M. Onde houve uma variação de pH, porém não visual, através de um papel indicador, observou-se que o pH variou de 4 para 0, isso ocorreu porque a base existente na solução foi transformada em ácido, destruindo o poder tamponante da solução.

No tubo 2, adicionou-se uma gota de NaOH 0,1M, e devido ao poder tamponante a solução continuou com o mesmo pH. Em seguida, adicionou-se NaOH para destruir totalmente o poder tamponante da solução, só que agora a 3M. verificou-se que ao adicionar 10 gotas a solução ficou com a coloração verde lodo que segundo a tabela 1, pH 5, com 11 gotas a coloração foi verde oliva, pH 6 e com 12 gotas a coloração foi violeta, pH10, onde foi totalmente destruído o poder tamponante. Isso ocorreu porque o ácido existente na solução foi transformado em base.

Soluções

pH

Solução tampão (HAc/NaAc 3M/3 M)

4

Solução tampão + 1 gota de HCl 0,1M

4

Solução tampão + 1 gota de NaOH 0,1M

4

Tabela 3. Efeito tampão

A ação tamponante é simplesmente a consequência de duas reações reversíveis que ocorrem simultaneamente e atingem seus pontos de equilíbrio de acordo com suas constantes de equilíbrio. Sempre que H+ou OH-são adicionados a um tampão, o resultado é uma pequena variação na relação das concentrações relativas do ácido fraco e do ser ânion e, consequentemente, uma pequena variação do pH.

3. QUESTÕES

1) Explicar todos os valores de pH registrados na tabela 2 e 3.

O indicador utilizado para estimar o pH das soluções foi o indicador universal, que em meio muito ácido torna a solução vermelha, em meio ácido torna a solução laranja, em meio básico torna a solução verde secreto em meio básico torna a solução azul e em meio muito básico, torna o meio violeta. Ao gotejar o indicador universal no tubo de ensaio contendo água, obtive-se uma coloração verde lodo, e por estimativa diz-se que o pH esteja entre 5 e 6. Para solução de água + 1 gota de ácido clorídrico, o indicador universal tornou a solução laranja, por isso por estimativa supõe-se que o pH da solução deve ser 4. Adicionou uma gota do indicador universal à uma solução aquosa com uma gota de hidróxido de sódio, obteve-se uma solução violeta, caracterizando um pH 10. A solução tampão preparada, tornou-se laranja na presença do indicador universal, portanto por estimativa, supõe-se que seu pH seja 4. A solução tampão com uma gota de ácido clorídrico apresentou na presença do indicador universal cor laranja, por isso supõe-se visualmente que seu pH não tenha sido alterado e permanecido 4. O mesmo acontece com a solução tampão + uma gota de hidróxido de sódio, o pH permaneceu visivelmente inalterado.

2) Explicar o processo de destruição do poder tamponante.

Toda solução tampão tem uma capacidade tamponante específica, que determina a quantidade máxima de ácido ou base que pode ser adicionado à solução sem que haja alteração no pH. No entanto, o tampão se destrói quando a maior parte da base fraca é convertida em ácido ou quando a maior parte do ácido fraco é convertido em base. A capacidade tamponante depende também das concentrações relativas do ácido fraco e da base fraca, pois se uma solução tampão tiver uma quantidade de ácido 10% menor que a quantidade da base, ele será rapidamente consumido quando uma base forte for adicionada à solução, o mesmo acontece com as bases. Por definição, uma solução tampão resiste a variações no pH decorrentesda diluição ou da adição de ácidos ou bases. Tampões não mantêm o pH a umvalor absolutamente constante, mas as variações no pH são relativamente pequenas quando quantidades pequenas de ácidos ou bases são adicionadas a eles.

3) Como um único indicador apresenta variação de cores para diversos valores de pH. Explique.

A mudança de cor, resultante da conversão entre a forma ácida e a forma básica, ocorre devido à alteração da estrutura molecular do indicador, que é provocada pela entrada ou saída do íon (H+). Consequentemente, a modificação da estrutura do indicador leva a que seja absorvida luz com diferente comprimento de onda, o que origina cores distintas para cada uma das formas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ATKINS, Peter. Princípios de Química. Trad. Ricardo Bicca de Alencastro. 3a ed. p. 504-509; 524.

UCKO, D. A. Química Para as Ciências da Saúde – Uma introdução à química geral, inorgânica, orgânica e biológica. Tradução de José Roberto Giglio. 2. ed. São Paulo: Manole, 1992.

VOGEL, Arthur Israel, 1905 - Química analítica qualitativa/ Arthur I. Vogel - São Paulo: Mestre Jou, 1981.

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