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title: "Soluções-tampão e diagramas de predominância"
book: "Química dos ensinos fundamental e médio"
subject: chemistry
language: pt
chapter: 45
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/45-solucoes-tampao-e-diagramas-de-predominancia
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 45 — Soluções-tampão e diagramas de predominância

Um exame de sangue informa o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) do sangue arterial: normalmente entre 7.38 e 7.42. Os músculos em atividade despejam ácidos no sangue, os pulmões eliminam dióxido de carbono dele, os alimentos trazem ácidos e bases; no entanto, o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) quase não se mexe. Um par de espécies, um ácido e a sua própria base, absorve esses choques. Este capítulo mostra que forma de um par predomina num dado [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph), como algumas gotas de um par colorido revelam o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph), e como uma [mistura](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/8-substancias-puras-e-misturas#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) de um ácido e da sua base mantém o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) estável.

**O que você já sabe.**

Os [pares ácido–base](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-bronsted), $K_a$ e $pK_a$; o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) de uma solução ([Capítulo 44](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#ch-g12-ka-and-pka), [Capítulo 18](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#ch-g9-acids-bases-ph)).

![Amostras de sangue: o seu pH é mantido numa faixa estreita.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/img-5cdfaccbd12e.jpg)

*Amostras de sangue: o seu [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) é mantido numa faixa estreita.*

## 45.1 Os diagramas de predominância

**Proposição 45.1 (A relação de Henderson).**

Em qualquer [solução aquosa](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/9-solucoes-e-solubilidade#def-g6-solutions-and-solubility-solute) que contenha o par $\ce{HA}$/$\ce{A-}$,

$$
\mathrm{pH} = pK_a + \log\frac{[\ce{A-}]}{[\ce{HA}]} .
$$

**Demonstração.** A partir de $K_a = \dfrac{[\ce{A-}][\ce{H3O+}]}{[\ce{HA}]c^\circ}$, tome $-\log$ dos dois lados: $pK_a = \mathrm{pH} - \log\dfrac{[\ce{A-}]}{[\ce{HA}]}$. ∎

**Definição 45.2 (Diagramas de predominância e de distribuição).**

O *diagrama de predominância* de um par é um eixo de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) dividido no $pK_a$: abaixo, predomina o ácido HA ($[\ce{HA}] > [\ce{A-}]$); acima, a base $\ce{A-}$. O *diagrama de distribuição* mostra a fração de cada forma, $[\ce{HA}]/c$ e $[\ce{A-}]/c$, em função do [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph); as duas curvas se cruzam em $\mathrm{pH} = pK_a$.

**Método 45.3 (Desenhar um diagrama de predominância).**

1. Desenhe um eixo de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) de 0 a 14 e marque o $pK_a$ do par.
2. Escreva o ácido à esquerda do $pK_a$ e a base à direita.
3. Para uma espécie com vários pares (um ácido com dois hidrogênios para ceder, um aminoácido), marque todos os $pK_a$ : cada intervalo pertence a uma forma.
4. A uma unidade do $pK_a$ , a razão já é de 10 para 1: a forma minoritária fica abaixo de $10\,\%$ .

![Diagramas de predominância de quatro pares: o ácido (à esquerda, em vermelho) predomina abaixo do seu pK_a, a base (à direita, em azul) acima.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-6e70ab8ad5e5.svg)

*[Diagramas de predominância](#def-g12-buffers-predominance-predominance) de quatro pares: o ácido (à esquerda, em vermelho) predomina abaixo do seu $pK_a$, a base (à direita, em azul) acima.*

![Diagramas de distribuição, calculados a partir dos valores de pK_a. À esquerda: o ácido etanoico; as curvas se cruzam em 4.76. À direita: a glicina, H2N-CH2-COOH, com dois pares (pK_a 2.35 e 9.78): o cátion H3N+-CH2-COOH, o zwitteríon H3N+-CH2-COO- e o ânion H2N-CH2-COO-.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-0f9911b67c2b.svg)

![Diagramas de distribuição, calculados a partir dos valores de pK_a. À esquerda: o ácido etanoico; as curvas se cruzam em 4.76. À direita: a glicina, H2N-CH2-COOH, com dois pares (pK_a 2.35 e 9.78): o cátion H3N+-CH2-COOH, o zwitteríon H3N+-CH2-COO- e o ânion H2N-CH2-COO-.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-c2c6b2f8cc0b.svg)

*[Diagramas de distribuição](#def-g12-buffers-predominance-predominance), calculados a partir dos valores de $pK_a$. À esquerda: o ácido etanoico; as curvas se cruzam em 4.76. À direita: a glicina, $\ce{H2N-CH2-COOH}$, com dois pares ($pK_a$ 2.35 e 9.78): o [cátion](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{H3N+-CH2-COOH}$, o zwitteríon $\ce{H3N+-CH2-COO-}$ e o [ânion](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{H2N-CH2-COO-}$.*

**Exemplo 45.4 (A glicina no organismo).**

No [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) do sangue, cerca de 7.4, a glicina fica entre os seus dois valores de $pK_a$: ela está quase inteiramente na forma de zwitteríon, com uma carga positiva no nitrogênio e uma carga negativa no carboxilato, neutra no total. Todos os aminoácidos se comportam da mesma maneira.

## 45.2 Os indicadores ácido–base

**Definição 45.5 (Indicador ácido–base, faixa de viragem).**

Um *indicador ácido–base* é um par $\ce{HInd}$/$\ce{Ind-}$ cujas duas formas têm cores diferentes, usado em quantidades muito pequenas. A sua *faixa de viragem* é o intervalo de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) no qual se vê a cor mudar, mais ou menos de $pK_a - 1$ a $pK_a + 1$: abaixo, vê-se a cor de $\ce{HInd}$; acima, a de $\ce{Ind-}$; e, no meio, uma [mistura](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/8-substancias-puras-e-misturas#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) das duas.

![As cores de quatro indicadores em função do pH; as partes sombreadas são as faixas de viragem. O azul de timol, com dois pares, tem duas faixas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-1749c0605921.svg)

*As cores de quatro indicadores em função do [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph); as partes sombreadas são as [faixas de viragem](#def-g12-buffers-predominance-indicator). O azul de timol, com dois pares, tem duas faixas.*

**Método 45.6 (Escolher um indicador).**

Para detectar quando uma solução passa por um dado [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) (o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) no fim de uma [titulação](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/36-a-titulacao#def-g11-titration-titration), por exemplo), escolha um indicador cuja [faixa de viragem](#def-g12-buffers-predominance-indicator) contenha esse [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph): a cor muda então exatamente ali.

## 45.3 As soluções-tampão

**Definição 45.7 (Solução-tampão).**

Uma *solução-tampão* é uma solução cujo [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) muda muito pouco quando se acrescenta um pouco de ácido ou de base, ou quando ela é diluída. Ela é em geral feita de um [ácido fraco](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) e da sua base conjugada em quantidades comparáveis; o seu [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) fica então próximo do $pK_a$ do par.

**Proposição 45.8 (Por que um tampão resiste).**

Num tampão de $\ce{HA}$ e $\ce{A-}$, um [ácido forte](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) acrescentado é consumido pelo $\ce{A-}$ ($\ce{A- + H3O+ -> HA + H2O}$) e uma [base forte](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) acrescentada, pelo $\ce{HA}$ ($\ce{HA + OH- -> A- + H2O}$); a razão $[\ce{A-}]/[\ce{HA}]$, e portanto o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph), só muda um pouco. A [diluição](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/26-concentracao-e-diluicao#def-g10-concentration-and-dilution-dilution) não muda a razão em nada.

**Demonstração.** Pela relação de Henderson, o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) só depende da razão. Acrescentar $1\,\mathrm{mmol}$ de ácido a um tampão que contém $10\,\mathrm{mmol}$ de cada forma muda a razão de $10/10$ para $9/11$, e o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) em apenas $\log(9/11) = -0.09$. ∎

![Ácido clorídrico acrescentado à água pura e a um tampão de ácido etanoico e etanoato de sódio (0.10\, mol/ L cada um). O pH da água cai de 7 para cerca de 2; o do tampão, de 4.76 para 4.67.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-4f878ae7fe81.svg)

*Ácido clorídrico acrescentado à água pura e a um tampão de ácido etanoico e etanoato de sódio ($0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ cada um). O [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) da água cai de 7 para cerca de 2; o do tampão, de 4.76 para 4.67.*

**Método 45.9 (Preparar um tampão).**

1. Escolha um par cujo $pK_a$ esteja a menos de uma unidade do [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) desejado (de preferência perto dele).
2. Calcule a razão $[\ce{A-}]/[\ce{HA}] = 10^{\mathrm{pH} - pK_a}$ .
3. [Misture](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/2-misturar-e-dissolver#def-g2-mixing-and-dissolving-mix) o [ácido fraco](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) e um sal da sua base nessa razão, em concentrações altas o bastante para absorver as quantidades de ácido ou de base.

**No laboratório — Preparar um tampão de pH 4.8.**

Misturam-se $50.0\,\mathrm{mL}$ de ácido etanoico a $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ com $50.0\,\mathrm{mL}$ de etanoato de sódio a $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$; um [pHmetro](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) indica cerca de 4.8. Algumas gotas de ácido clorídrico a $1\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ quase não mexem na leitura, enquanto as mesmas gotas em $100\,\mathrm{mL}$ de água destilada a fazem cair para cerca de 3.

## 45.4 Os tampões nos seres vivos

**Exemplo 45.10 (O tampão do sangue).**

O principal tampão do sangue é o par do dióxido de carbono dissolvido e do [íon](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion) hidrogenocarbonato, $\ce{CO2,H2O}$/$\ce{HCO3-}$. Para o sangue, os fisiologistas usam a relação $\mathrm{pH} = 6.1 +
\log\big([\ce{HCO3-}]/[\ce{CO2}]\big)$. Os pulmões eliminam o dióxido de carbono, os rins ajustam o hidrogenocarbonato: juntos, eles mantêm a razão e, portanto, o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph).

![O teste da água de uma piscina: as cores dos indicadores dão o pH.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/img-a2998804630a.jpg)

*O teste da água de uma piscina: as cores dos indicadores dão o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph).*

## 45.5 Exercícios

**Exercício 45.1 ★.**

Que forma do par $\ce{CH3COOH}$/$\ce{CH3COO-}$ ($pK_a = 4.76$) predomina a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 2, a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4.76 e a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7?

**Solução de Exercício 45.1.**

[pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 2: $\ce{CH3COOH}$. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4.76: os dois em quantidades iguais. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7: $\ce{CH3COO-}$.

**Exercício 45.2 ★.**

No [diagrama de distribuição](#def-g12-buffers-predominance-predominance) do ácido etanoico, leia a fração de $\ce{CH3COO-}$ a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4 e a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 6.

**Solução de Exercício 45.2.**

[pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4: $1/(1 + 10^{0.76}) = 0.15$. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 6: $1/(1 + 10^{-1.24}) = 0.95$.

**Exercício 45.3 ★.**

Que cor o azul de bromotimol mostra a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 5? A [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7? A [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 9?

**Solução de Exercício 45.3.**

Amarelo; verde (dentro da sua faixa); azul.

**Exercício 45.4 ★.**

Que forma do par $\ce{NH4+}$/$\ce{NH3}$ predomina numa solução de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4? E de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 11?

**Solução de Exercício 45.4.**

A [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4, abaixo de 9.26: $\ce{NH4+}$. A [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 11: $\ce{NH3}$.

**Exercício 45.5 ★.**

Por que os indicadores são usados em quantidades muito pequenas?

**Solução de Exercício 45.5.**

Um indicador é ele próprio um [par ácido–base](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-bronsted): em grande quantidade, ele mudaria o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) que deve mostrar.

**Exercício 45.6 ★★.**

Calcule a razão $[\ce{CH3COO-}]/[\ce{CH3COOH}]$ a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 3.76, 4.76 e 5.76.

**Solução de Exercício 45.6.**

$10^{\mathrm{pH} - 4.76}$: 0.1; 1; 10.

**Exercício 45.7 ★★.**

Uma [titulação](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/36-a-titulacao#def-g11-titration-titration) termina a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 8.7. Qual dos quatro indicadores da figura você escolheria? Por que não o vermelho de metila?

**Solução de Exercício 45.7.**

Fenolftaleína (8.0–10.0) ou azul de timol (8.0–9.1): as suas faixas contêm 8.7. O vermelho de metila vira entre 4.2 e 6.3, longe de 8.7: ele já teria mudado muito antes.

**Exercício 45.8 ★★.**

Um tampão contém $0.20\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ de ácido etanoico e $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ de etanoato de sódio. Calcule o seu [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph).

**Solução de Exercício 45.8.**

$\mathrm{pH} = 4.76 + \log(0.10/0.20) = 4.76 - 0.30 = 4.46$.

**Exercício 45.9 ★★.**

Usando o diagrama da glicina, dê a forma predominante a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1, 6 e 12, com a sua carga.

**Solução de Exercício 45.9.**

[pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1: o [cátion](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{H3N+-CH2-COOH}$, carga $+1$. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 6: o zwitteríon, carga total 0. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 12: o [ânion](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{H2N-CH2-COO-}$, carga $-1$.

**Exercício 45.10 ★★.**

Leia as curvas de resposta: quanto cai o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) da água depois de $1.0\,\mathrm{mL}$ de ácido? E o do tampão?

**Solução de Exercício 45.10.**

Água: de 7.0 para $-\log(1.0 \times 10^{-4}/0.101) = 3.0$, uma queda de 4 unidades. Tampão: de 4.76 para $4.76 + \log(9.9/10.1) = 4.75$, uma queda de 0.01.

**Exercício 45.11 ★★.**

Que par da figura de predominância você escolheria para fazer um tampão de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 9.5? Em que razão você misturaria as suas duas formas?

**Solução de Exercício 45.11.**

$\ce{NH4+}$/$\ce{NH3}$ ($pK_a = 9.26$). Razão $[\ce{NH3}]/[\ce{NH4+}] = 10^{9.5 - 9.26} = 1.7$.

**Exercício 45.12 ★★★.**

O tampão etanoato da figura ($10\,\mathrm{mmol}$ de cada forma) recebe ácido clorídrico. Quanto ácido ele pode receber antes que o seu [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) caia uma unidade? Por que se diz que um tampão mais concentrado tem uma capacidade maior?

**Solução de Exercício 45.12.**

O [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) cai uma unidade quando a razão chega a $1/10$: $(10 - n)/(10 + n) = 0.1$, logo $n = 8.2\,\mathrm{mmol}$. Um tampão que contém mais de cada forma pode absorver mais ácido ou base para a mesma mudança da razão: ele tem uma capacidade maior.

**Exercício 45.13 ★★★.**

Que volume de solução de etanoato de sódio a $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ deve ser acrescentado a $100\,\mathrm{mL}$ de ácido etanoico a $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ para obter um tampão de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 5.0?

**Solução de Exercício 45.13.**

Razão $10^{5.0 - 4.76} = 1.74$; o ácido soma $10\,\mathrm{mmol}$, logo $17.4\,\mathrm{mmol}$ de etanoato, isto é, $174\,\mathrm{mL}$ da solução.

**Exercício 45.14 ★★★.**

O azul de timol tem duas [faixas de viragem](#def-g12-buffers-predominance-indicator). Explique por quê, e dê a sua cor a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1, 5 e 10.

**Solução de Exercício 45.14.**

Ele tem dois [pares ácido–base](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-bronsted), com dois $pK_a$, daí duas mudanças de cor: vermelho a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1, amarelo a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 5, azul a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 10.

**Exercício 45.15 ★★★.**

Um tampão de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4.76 é diluído dez vezes com água destilada. Qual é o seu novo [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph), segundo a relação de Henderson? O que acontece se um [ácido forte](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) de mesmo [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) for diluído dez vezes?

**Solução de Exercício 45.15.**

A [diluição](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/26-concentracao-e-diluicao#def-g10-concentration-and-dilution-dilution) divide as duas concentrações por 10: a razão e, portanto, o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) (4.76) não mudam. Um [ácido forte](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) diluído dez vezes sobe uma unidade de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph).

## 45.6 Problema: o tampão do sangue

**Problema 45.1.**

Problema de fim de semana — que razão entre hidrogenocarbonato e dióxido de carbono mantém o sangue a pH 7.4?

O [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) do sangue arterial fica normalmente entre 7.38 e 7.42. O seu principal tampão é o par $\ce{CO2,H2O}$/$\ce{HCO3-}$, para o qual os fisiologistas usam $\mathrm{pH} = 6.1 + \log\big([\ce{HCO3-}]/[\ce{CO2}]\big)$. A concentração normal de hidrogenocarbonato no sangue é de 22 a $28\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$.

**Parte I — O par.**

1. Escreva a reação do dióxido de carbono dissolvido com a água que dá [íons](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion) hidrogenocarbonato.
2. Que espécie é o ácido, qual é a base?
3. O valor 6.1 difere do 6.37 da tabela de $pK_a$ . Dê uma razão (pense na temperatura do corpo e nos outros [íons](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion) presentes).
4. Que [quantidade de matéria](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/25-o-mol-e-a-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) de hidrogenocarbonato contêm $5.0\,\mathrm{L}$ de sangue a $24\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ ?

**Parte II — A predominância.**

5. Desenhe o [diagrama de predominância](#def-g12-buffers-predominance-predominance) do par com $pK = 6.1$ .
6. Que forma predomina no sangue?
7. O sangue é levemente ácido ou levemente básico?

**Parte III — A razão.**

8. Usando a relação, calcule a razão $[\ce{HCO3-}]/[\ce{CO2}]$ a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4.
9. Com $[\ce{HCO3-}] = 24\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ , calcule $[\ce{CO2}]$ .
10. Calcule a razão nos dois extremos da faixa normal, 7.38 e 7.42.
11. Que fração do par está na forma hidrogenocarbonato a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4?
12. Um sangue básico demais pode chegar a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.6. Qual é então a razão?

**Parte IV — Quando o equilíbrio se perde.**

13. Durante um esforço intenso, ácidos entram no sangue. Que forma do par os consome? Escreva a reação.
14. Se o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) caísse para 7.1, qual seria a razão?
15. Com o hidrogenocarbonato inalterado, quanto o dióxido de carbono teria de aumentar? O que fazem os pulmões para reagir?
16. Por que um [ácido fraco](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) com a sua base, e não um [ácido forte](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) , é a ferramenta certa para manter um [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) ?
17. Quanto o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) muda se as duas concentrações forem divididas por dois? Por quê?
18. Dê a resposta final: qual é a razão entre hidrogenocarbonato e dióxido de carbono no sangue a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4?

**Solução de Problema 45.1.**

**1.** $\ce{CO2 + 2H2O <=> HCO3- + H3O+}$.

**2.** O dióxido de carbono dissolvido (com a água) é o ácido, o hidrogenocarbonato é a base.

**3.** O valor da tabela é para $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em água pura; o sangue está a $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e cheio de outros [íons](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion), que mudam a constante (e os fisiologistas contam todo o dióxido de carbono dissolvido).

**4.** A $24\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$, $0.024 \times 5.0 = 0.12\,\mathrm{mol}$.

**5.** Um eixo de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) cortado em 6.1: $\ce{CO2}$ abaixo, $\ce{HCO3-}$ acima.

**6.** A 7.4, acima de 6.1: o hidrogenocarbonato.

**7.** Levemente básico: o seu [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) está acima de 7.

**8.** $10^{7.4 - 6.1} = 10^{1.3} = 20$.

**9.** $24 / 20 = 1.2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$.

**10.** $10^{1.28} = 19$ e $10^{1.32} = 21$.

**11.** $20/21 = 95\,\%$.

**12.** $10^{7.6 - 6.1} = 10^{1.5} = 32$.

**13.** O [íon](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/17-os-ions-e-as-solucoes-ionicas#def-g9-ions-ion) hidrogenocarbonato: $\ce{HCO3- + H3O+ -> CO2 + 2H2O}$.

**14.** $10^{7.1 - 6.1} = 10$.

**15.** De $24/20 = 1.2$ para $24/10 = 2.4\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$: dobra. Os pulmões respiram mais depressa e mais fundo, para eliminar o excesso de dióxido de carbono.

**16.** Um [ácido fraco](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) e a sua base podem cada um absorver o que é acrescentado, e o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) só depende da sua razão; um [ácido forte](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/44-acidos-e-bases-ka-e-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) só empurraria o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) num sentido.

**17.** Nada: a razão e, portanto, o [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/pt/chapter/18-acidos-bases-e-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) continuam os mesmos.

**18.** Cerca de 20.