Como você encontraria o buffer apropriado com pKa e um pH?

Responda:

O pH da solução deve cair na faixa de buffer de uma solução tampão específica.

Explicação:

A faixa de tampão pode ser simplesmente definida como a faixa de pH em que a solução pode resistir a mudanças drásticas no pH após a adição de pequenas quantidades de um ácido ou uma base. Idealmente, o intervalo de buffer de uma solução tampão é igual a $p K a \pm 1$ $pKa+-1$ .

Para ilustrar como essa regra básica pode ser aplicada, vamos dar um exemplo. Suponha que você precise preparar uma solução tampão com um pH de 5.0 e, em seu laboratório, os únicos reagentes disponíveis são tampão acetato e tampão fosfato. O principal problema agora é qual desses dois é adequado para fazer a referida solução tampão.

Primeiro vamos determinar primeiro os componentes dos dois possíveis buffers. Para tampão de acetato, seu principal componente será ácido acético $(C H_{3} C O O H)$ $(CH_3COOH)$ e íon acetato $(C H_{3} C O O^{-})$ $(CH_3COO^-)$ . A reação de equilíbrio envolvida nesta solução será a dissociação do ácido acético na água:

$C H_{3} C O O H$ $CH_3COOH$ $+$ $+$ $H_{2} O$ $H_2O$ $⇌$ $rightleftharpoons$ $C H_{3} C O O^{-}$ $CH_3COO^-$ $+$ $+$ $H_{3} O^{+}$ $H_3O^+$

Enquanto isso, os componentes usuais de um sistema tampão de fosfato serão $H_{2} P O_{4}^{-}$ $H_2PO_4^-$ e $H P O_{4}^{2 -}$ $HPO_4^(2-)$ . A reação de equilíbrio envolvida nesta solução será a dissociação de $H_{2} P O_{4}^{-}$ $H_2PO_4^-$ na água:

$H_{2} P O_{4}^{-}$ $H_2PO_4^-$ $+$ $+$ $H_{2} O$ $H_2O$ $⇌$ $rightleftharpoons$ $H P O_{4}^{2 -}$ $HPO_4^(2-)$ $+$ $+$ $H_{3} O^{+}$ $H_3O^+$

O próximo passo a considerar neste problema será determinar o intervalo de buffer dos dois sistemas de buffer. Para tampão de acetato, o valor de pKa do ácido acético é igual a 4.7, de modo que $p K a \pm 1$ $pKa+-1$ , o tampão é adequado para uma faixa de pH de $4.7 \pm 1$ $4.7+-1$ ou de 3.7 para 5.7.

Enquanto isso, para o tampão fosfato, o valor de pKa de $H_{2} P O_{4}^{-}$ $H_2PO_4^-$ é igual a 7.2, de modo que o sistema tampão é adequado para uma faixa de pH de $7.2 \pm 1$ $7.2+-1$ ou de 6.2 para 8.2.

Como o pH alvo do buffer a ser preparado é 5.0, o melhor sistema de buffer a ser usado será o acetato de acetato, pois o 5.0 cai na faixa máxima de buffer para esse sistema de buffer.

Nota: Para determinar o pKa do componente ácido do sistema tampão, geralmente é necessário procurar sua constante de dissociação ácida. Para determinar o pKa, use esta equação:

$p K a = - log K a$ $pKa=-logKa$