Prova Agronomia: Química do Solo - Acidez, Calagem e Soluções Tampão

2a prova Agronomia Prova vale 60 Nome Rodrigo Rosa 1 Em solos inundados o manganês é disponibilizado conforme reação abaixo 10 CH3COOH MnO2 2CO2 Mn2 4H A partir da equação de equilíbrio acima explique como a calagem afeta esse equilíbrio 2 Defina o que é um tampão e cite um sistema tampão fisiológicobiológico 15 3 Considere uma solução tampão de concentrações iguais de ácido láctico e lactato de sódio que tem pH308 e determine 10 a os valores de pKa e Ka b Qual seria o pH se a concentração do ácido fosse 2 x maior que a concentração do sal 4 Explique o que acontece com o pH de uma solução de ácido fosfórico H3PO4 10 a Ao adicionarmos dihidrogenofosfato de sódio NaH2PO4 b Se a essa solução for adicionado HCl c Se a essa solução for adicionado NaOH 5 Se medirmos o pH de uma solução de ácido acético 01 molL e o pH de uma solução de ácido clorídrico 01 molL o que observaremos Como podemos explicar essa observação10 6 Escreva a equação de equilíbrio de transferência de prótons dos seguintes ácidos em água e identifique os pares de ácidobase conjugados com10 a H2SO4 b C6H5NH2 c H2PO4 d HCOOH 7 Considere 2 000mL de uma solução aquosa em que está dissolvido 0148 g de hidróxido de cálcio CaOH2 Suponha a dissolução total dessa base e calcule 10 a A concentração inicial em molL da CaOH2 b A concentração dos íons Ca2 c A concentração dos íons OH d A concentração dos íons H e O pH da solução f O pOH da solução 8 Explique por que podemos determinar a quantidade de ácido acético a partir da titulação com NaOH e por que o pH da solução final é básico 10 1 A calagem é uma técnica utilizada para diminuir a acidez do solo A equação de equilíbrio nos mostra que o íon manganês é liberado no solo junto com dióxido de carbono e íons H ou seja o solo está ácido A calagem por sua vez adiciona substâncias de calcário que são substâncias básicas para aumentar o pH do solo Portanto OH será liberado e reagirá com H a concentração de H diminui e o equilíbrio é deslocado para a esquerda e por fim o pH aumenta 2 Tampão é uma solução que consiste em um ácido fraco e o sal desse ácido base conjugada ou uma base fraca e o sal dessa base ácido conjugado A solução tampão tem como objetivo resistir a adição de ácidos e bases fortes sem que o pH do meio varie significativamente Um sistema tampão fisiológico é o de ácido carbônicobicarbonato de sódio H2CO3 H HCO3 HCO3 H2O OH H2CO3 3 a pH pKₐ logAHA como as concentração de A e HA são iguais então AHA1 e log 10 então pH pKₐ pKₐ 308 pKₐlog Ka Ka 10308 Ka832 x 104 b pH pKₐ logAHA sendo HA2A pH 308 logA2A pH 308 log12 pH 308 030 pH278 4 a o ácido fosfórico é um ácido fraco e seu pH é menor que 7 a adição de NaH2PO4 aumenta a concentração de PO4 3 e pela equação de equilíbrio de ácido fosfórico o equilíbrio desloca para a esquerda e a quantidade de íons H diminui e o pH aumenta H3PO4 3 H PO4 3 É importante ressaltar que o dihidrogenofosfato é o sal do ácido fosfórico e portanto a adição do sal faz com que tenhamos um tampão b Se a quantidade de HCl adicionada for pequena o sistema sofre pouca variação de pH entretanto se a adição de HCl for muita o pH ficará mais ácido e diminuirá consideravelmente Com pouco volume o H liberado no meio reage com o PO4 3 formando ácido fosfóricorestaurando o equilíbrio c Se a quantidade de NaOH adicionada for pequena o sistema sofre pouca variação de pH entretanto se a adição de NaOH for muita o pH ficará mais básico e aumentará consideravelmente Com pouco volume o OH liberado no meio reage com o H3PO4 formando fosfato restaurando o equilíbrio PO4 3 H2O OH H3PO4 5 Antes de calcularmos podemos concluir que o pH será diferente mesmo que as concentrações sejam iguais pois o ácido acético é um ácido fraco e o ácido clorídrico é um ácido forte Portanto o pH do HCl será menor pois ele é totalmente dissociado já o pH do CH3COOH será maior pois ele não dissocia totalmente o que faz com que o meio seja menos ácido Calculando temos HCl pH log H pH log 01 pH 1 CH3COOH primeiro precisamos saber o valor do Ka desse ácido Ka175 x 105 𝐾𝑎 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 1 75 𝑥 10 5 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 1 75 𝑥 10 5 𝑥𝑥 01𝑥 1 75 𝑥 10 50 1 𝑥 𝑥 2 1 75 𝑥 10 6 1 75 𝑥 10 5𝑥 𝑥 2 𝑥 2 1 75 𝑥 10 5𝑥 1 75 𝑥 10 6 0 Resolvendo por Bhaskara temos x000132 e x25 como concentração não pode ser negativa então x000132 Dessa forma H000132 pH log H pH log 000132 pH 288 6 a H2SO4 2 H2O 2 H3O SO4 2 Ácido H2SO4 e Base conjugada SO4 2 Base H2O e ácido conjugado H3O b C6H5NH2 H2O C6H5NH3 OH Ácido H2O e Base conjugada OH Base C6H5NH2 e ácido conjugado C6H5NH3 c H2PO4 2 H2O 2 H3O PO4 3 Ácido H2PO4 e Base conjugada PO4 3 Base H2O e ácido conjugado H3O d HCOOH H2O HCOO H3O Ácido HCOOH e Base conjugada HCOO Base H2O e ácido conjugado H3O 7 a MM CaOH2 7409 g mol nmMM n01487409 n2 x 103 mols CaOH2 nV 2 x 103 mols 2 L CaOH2 1 x 103 molsL b CaOH2 Ca2 2 OH Considerando a dissolução total dessa base temos que CaOH2 libera proporcionalmente 1 mol de Ca2 de sua concentração portanto CaOH2Ca2 1 x 103 molsL c Considerando a dissolução total dessa base temos que CaOH2 libera proporcionalmente 2 mol de OH de sua concentração portanto CaOH22 OH OH 2 x 103 molsL d HOH 1014 H1014 2 x 103 H 5 x 1012 molL e pH log H pH log 5 x 1012 pH 1130 f pOH14pH pOH141130 pOH270 8 Podemos determinar a quantidade de ácido acético a partir da titulação com NaOH pois durante a titulação no ponto de equilíbrio haverá na solução um indicador que irá mostrar quando todo o ácido acético foi consumido pelo hidróxido de sódio ou seja a solução irá mudar de cor Nesse momento podemos visualizar na bureta o volume de NaOH consumido Portanto no ponto de equilíbrio o número de mols da NaOH é igual ao número de mols de CH3COOH como sabemos o volume consumido e a concentração de hidróxido podemos calcular a concentração de ácido acético O pH no final da solução é básico pois todo o ácido acético será consumido pelo hidróxido de sódio e o excesso de NaOH irá mudar a cor do meio então como o hidróxido de sódio em solução libera íons OH o pH será maior que 7 1 A calagem é uma técnica utilizada para diminuir a acidez do solo A equação de equilíbrio nos mostra que o íon manganês é liberado no solo junto com dióxido de carbono e íons H ou seja o solo está ácido A calagem por sua vez adiciona substâncias de calcário que são substâncias básicas para aumentar o pH do solo Portanto OH será liberado e reagirá com H a concentração de H diminui e o equilíbrio é deslocado para a esquerda e por fim o pH aumenta 2 Tampão é uma solução que consiste em um ácido fraco e o sal desse ácido base conjugada ou uma base fraca e o sal dessa base ácido conjugado A solução tampão tem como objetivo resistir a adição de ácidos e bases fortes sem que o pH do meio varie significativamente Um sistema tampão fisiológico é o de ácido carbônicobicarbonato de sódio H2CO3 H HCO3 HCO3 H2O OH H2CO3 3 a pH pK logA HA ₐ como as concentração de A e HA são iguais então A HA1 e log 10 então pH pKₐ pK 308 ₐ pK log K ₐ a Ka 10308 Ka832 x 104 b pH pK logA HA ₐ sendo HA2A pH 308 logA 2A pH 308 log12 pH 308 030 pH278 4 a o ácido fosfórico é um ácido fraco e seu pH é menor que 7 a adição de NaH2PO4 aumenta a concentração de PO4 3 e pela equação de equilíbrio de ácido fosfórico o equilíbrio desloca para a esquerda e a quantidade de íons H diminui e o pH aumenta H3PO4 3 H PO4 3 É importante ressaltar que o dihidrogenofosfato é o sal do ácido fosfórico e portanto a adição do sal faz com que tenhamos um tampão b Se a quantidade de HCl adicionada for pequena o sistema sofre pouca variação de pH entretanto se a adição de HCl for muita o pH ficará mais ácido e diminuirá consideravelmente Com pouco volume o H liberado no meio reage com o PO4 3 formando ácido fosfóricorestaurando o equilíbrio c Se a quantidade de NaOH adicionada for pequena o sistema sofre pouca variação de pH entretanto se a adição de NaOH for muita o pH ficará mais básico e aumentará consideravelmente Com pouco volume o OH liberado no meio reage com o H3PO4 formando fosfato restaurando o equilíbrio PO4 3 H2O OH H3PO4 5 Antes de calcularmos podemos concluir que o pH será diferente mesmo que as concentrações sejam iguais pois o ácido acético é um ácido fraco e o ácido clorídrico é um ácido forte Portanto o pH do HCl será menor pois ele é totalmente dissociado já o pH do CH3COOH será maior pois ele não dissocia totalmente o que faz com que o meio seja menos ácido Calculando temos HCl pH log H pH log 01 pH 1 CH3COOH primeiro precisamos saber o valor do Ka desse ácido Ka175 x 105 Ka 175 x 10 5 175 x 10 5 x x 01x 175 x 10 501xx 2 175 x 10 6175 x10 5xx 2 x 2175 x 10 5 x175 x10 60 Resolvendo por Bhaskara temos x000132 e x25 como concentração não pode ser negativa então x000132 Dessa forma H000132 pH log H pH log 000132 pH 288 6 a H2SO4 2 H2O 2 H3O SO4 2 Ácido H2SO4 e Base conjugada SO4 2 Base H2O e ácido conjugado H3O b C6H5NH2 H2O C6H5NH3 OH Ácido H2O e Base conjugada OH Base C6H5NH2 e ácido conjugado C6H5NH3 c H2PO4 2 H2O 2 H3O PO4 3 Ácido H2PO4 e Base conjugada PO4 3 Base H2O e ácido conjugado H3O d HCOOH H2O HCOO H3O Ácido HCOOH e Base conjugada HCOO Base H2O e ácido conjugado H3O 7 a MM CaOH2 7409 g mol nmMM n01487409 n2 x 103 mols CaOH2 nV 2 x 103 mols 2 L CaOH2 1 x 103 molsL b CaOH2 Ca 2 2 OH Considerando a dissolução total dessa base temos que CaOH2 libera proporcionalmente 1 mol de Ca2 de sua concentração portanto CaOH2Ca2 1 x 103 molsL c Considerando a dissolução total dessa base temos que CaOH2 libera proporcionalmente 2 mol de OH de sua concentração portanto CaOH22 OH OH 2 x 103 molsL d HOH 1014 H1014 2 x 103 H 5 x 1012 molL e pH log H pH log 5 x 1012 pH 1130 f pOH14pH pOH141130 pOH270 8 Podemos determinar a quantidade de ácido acético a partir da titulação com NaOH pois durante a titulação no ponto de equilíbrio haverá na solução um indicador que irá mostrar quando todo o ácido acético foi consumido pelo hidróxido de sódio ou seja a solução irá mudar de cor Nesse momento podemos visualizar na bureta o volume de NaOH consumido Portanto no ponto de equilíbrio o número de mols da NaOH é igual ao número de mols de CH3COOH como sabemos o volume consumido e a concentração de hidróxido podemos calcular a concentração de ácido acético O pH no final da solução é básico pois todo o ácido acético será consumido pelo hidróxido de sódio e o excesso de NaOH irá mudar a cor do meio então como o hidróxido de sódio em solução libera íons OH o pH será maior que 7