10- Qual quantidade de NaH2PO4 (MM = 120 g/mol) e de Na2HPO4.7H2O (MM = 268 g/mol) você tem que pesar para preparar 250 mL de um tampão fosfato 20 mM, pH 5,8?
[pKa (H2PO4-/HPO42-) = 6,8]

11- Um dos parâmetros avaliados da água de rios de diferentes bacias hidrográficas é a sua concentração em carbonatos, medida como a dureza em carbonatos (dKH). A bacia amazônica, por exemplo, possui uma água muito mole, com baixa concentração de carbonatos, enquanto que corpos de água da região de lagoa santa, por exemplo, possui elevada concentração de carbonatos (alta dureza em carbonatos). Considerando o sistema tampão de bicarcarbonato/ácido carbônico (pKa=6.1), responda:
Considerando o pH da água amazônica de 5.1 e da lagoa de lagoa santa de 8.1, como ficaria a proporção entre bicarbonato e ácido e base conjugada das águas amazônicas e de lagoa santa?

Question

10- Qual quantidade de NaH2PO4 (MM = 120 g/mol) e de Na2HPO4.7H2O (MM = 268 g/mol) você tem que pesar para preparar 250 mL de um tampão fosfato 20 mM, pH 5,8?
[pKa (H2PO4-/HPO42-) = 6,8]

11- Um dos parâmetros avaliados da água de rios de diferentes bacias hidrográficas é a sua concentração em carbonatos, medida como a dureza em carbonatos (dKH). A bacia amazônica, por exemplo, possui uma água muito mole, com baixa concentração de carbonatos, enquanto que corpos de água da região de lagoa santa, por exemplo, possui elevada concentração de carbonatos (alta dureza em carbonatos). Considerando o sistema tampão de bicarcarbonato/ácido carbônico (pKa=6.1), responda:
Considerando o pH da água amazônica de 5.1 e da lagoa de lagoa santa de 8.1, como ficaria a proporção entre bicarbonato e ácido e base conjugada das águas amazônicas e de lagoa santa?

Accepted Answer

Para resolver essas questões, precisamos aplicar conceitos de química de soluções e tampões.

### Questão 10:

Para preparar um tampão fosfato, utilizamos a equação de Henderson-Hasselbalch:

$$
pH = pK_a + \log \left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)
$$

Onde:
- $ pH = 5,8 $
- $ pK_a = 6,8 $
- $ [A^-] $ é a concentração de $ Na_2HPO_4 $
- $ [HA] $ é a concentração de $ NaH_2PO_4 $

Substituindo os valores:

$$
5,8 = 6,8 + \log \left(\frac{[Na_2HPO_4]}{[NaH_2PO_4]}\right)
$$

$$
-1 = \log \left(\frac{[Na_2HPO_4]}{[NaH_2PO_4]}\right)
$$

$$
\frac{[Na_2HPO_4]}{[NaH_2PO_4]} = 0,1
$$

Portanto, a razão entre as concentrações é 0,1. Isso significa que:

$$
[Na_2HPO_4] = 0,1 \times [NaH_2PO_4]
$$

A concentração total do tampão é 20 mM:

$$
[Na_2HPO_4] + [NaH_2PO_4] = 20 \, mM
$$

Substituindo a relação entre as concentrações:

$$
0,1 \times [NaH_2PO_4] + [NaH_2PO_4] = 20 \, mM
$$

$$
1,1 \times [NaH_2PO_4] = 20 \, mM
$$

$$
[NaH_2PO_4] = \frac{20}{1,1} \approx 18,18 \, mM
$$

$$
[Na_2HPO_4] = 0,1 \times 18,18 \approx 1,82 \, mM
$$

Agora, calculamos as massas necessárias para 250 mL:

Para $ NaH_2PO_4 $:

$$
massa = 0,01818 \, mol/L \times 0,25 \, L \times 120 \, g/mol \approx 0,545 \, g
$$

Para $ Na_2HPO_4.7H_2O $:

$$
massa = 0,00182 \, mol/L \times 0,25 \, L \times 268 \, g/mol \approx 0,122 \, g
$$

### Questão 11:

Para determinar a proporção entre bicarbonato ($ HCO_3^- $) e ácido carbônico ($ H_2CO_3 $), novamente usamos a equação de Henderson-Hasselbalch:

$$
pH = pK_a + \log \left(\frac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}\right)
$$

#### Para a água amazônica ($ pH = 5,1 $):

$$
5,1 = 6,1 + \log \left(\frac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}\right)
$$

$$
-1 = \log \left(\frac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}\right)
$$

$$
\frac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]} = 0,1
$$

#### Para a lagoa de Lagoa Santa ($ pH = 8,1 $):

$$
8,1 = 6,1 + \log \left(\frac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}\right)
$$

$$
2 = \log \left(\frac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}\right)
$$

$$
\frac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]} = 100
$$

Portanto, na água amazônica a proporção é 0,1, indicando mais ácido carbônico, enquanto na lagoa de Lagoa Santa a proporção é 100, indicando mais bicarbonato.

10- Qual quantidade de NaH2PO4 (MM = 120 g/mol) e de Na2HPO4...

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