Calculadora de Soluções: Molaridade, Diluição e pH

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Calculadora de tampão: pH pela equação de Henderson-Hasselbalch e como projetar

Um tampão é um ácido fraco com a sua base conjugada, ou o contrário, em quantidades comparáveis. A ferramenta calcula o pH pela equação de Henderson-Hasselbalch, confere com o balanço exato e projeta as concentrações para um pH desejado.

Henderson-Hasselbalch, faixa útil e quando ela falha

Da expressão de Ka tira-se pH = pKa + log([A⁻] ÷ [HA]). Com quantidades iguais, o logaritmo é zero e pH = pKa: 4,76 no par ácido acético e acetato, 9,26 no par amônia e amônio (pelo pKb da amônia, 4,74). Com 0,1 mol/L de ácido acético e 0,05 mol/L de acetato, a razão é 0,5 e pH = 4,757 − 0,301 = 4,46. Cada fator 10 na razão desloca o pH em uma unidade, e por isso a faixa útil é pKa ± 1, entre as razões 1:10 e 10:1.
Para projetar, inverta a equação: razão = 10 elevado a (pH desejado − pKa). Um tampão acetato de pH 5,00 pede razão 10^(5,00 − 4,757) = 1,75; com 0,1 mol/L no total, são 0,0364 mol/L de ácido e 0,0636 mol/L de acetato. No fosfato, a etapa que importa em biologia é a segunda, H2PO4⁻ e HPO4²⁻ (pKa2 = 7,21): para pH 7,40 a razão base/ácido é 1,56. Escolher um par com pKa a menos de uma unidade do pH desejado é a regra de ouro; a ferramenta avisa quando o par é ruim.
A equação supõe que as concentrações de equilíbrio são as de preparo. Isso falha quando o tampão é muito diluído ou o pH está longe do pKa: acetato e ácido acético 1 × 10⁻⁴ mol/L cada, a equação dá 4,76, mas o balanço exato dá 4,87. Em 0,01 mol/L a diferença cai para 0,001. Por isso a ferramenta mostra os dois valores e avisa se divergem mais que 0,05. A capacidade tamponante, que é quanto ácido ou base o tampão aguenta, cresce com a concentração total e é máxima na razão 1:1.

pH de tampões e razões para projetar

Acetato 1:1

Entrada: ácido acético 0.1 + acetato 0.1
Saída esperada: pH 4.76

pKa = 4,757 (Ka = 1,75e-5).

Ácido em excesso

Entrada: ácido acético 0.1 + acetato 0.05
Saída esperada: pH 4.46

Razão 0,5: log = −0,301. Exato: 4,456.

Fosfato, etapa 2, 1:1

Entrada: H2PO4⁻ 0.05 + HPO4²⁻ 0.05
Saída esperada: pH 7.21

pKa2 = 7,208.

Razão para pH 7,40 no fosfato

Entrada: pH 7.40; pKa2 = 7.21
Saída esperada: base/ácido 1.56

10^(7,40 − 7,208).

Amônia e amônio 1:1

Entrada: NH3 0.1 + NH4Cl 0.1; Kb = 1.8e-5
Saída esperada: pH 9.26

pOH = pKb = 4,745.

Projeto: acetato pH 5,00, 0,1 mol/L

Entrada: pH 5.00; pKa 4.757; total 0.1
Saída esperada: 0.0364 ácido + 0.0636 acetato

Razão base/ácido 1,75.

FAQ da ferramenta completa

Como calcular a molaridade de uma solução?

Molaridade é mols de soluto por litro de solução: c = m ÷ (M × V). Para 5,844 g de NaCl (58,44 g/mol) em 1 L de solução: 5,844 ÷ 58,44 = 0,1000 mol, logo 0,1000 mol/L. O V é o volume da solução final, medido até o traço do balão, e não o volume de água usada.

Qual é a diferença entre molaridade e molalidade?

Como converter % m/m em mol/L?

Quanto devo pesar para preparar uma solução, com hidrato e pureza?

Como usar C1V1 = C2V2 e o que significa diluir 1:10?

Como calcular o pH de um ácido fraco e quando vale a aproximação dos 5 %?

Por que o pH do HCl 1e-8 mol/L não é 8?

Como funciona o tampão e quando Henderson-Hasselbalch falha?

Como ler a curva de titulação e escolher o indicador?

Quais são os limites dos cálculos e para que não usar a ferramenta?

Perguntas frequentes

Posso misturar o ácido com o sal ou preciso de ácido e base forte?

Os dois caminhos funcionam. Ácido acético com acetato de sódio dá o tampão direto; ácido acético com meia quantidade de NaOH forma o acetato na solução. A ferramenta trabalha com as concentrações finais de cada forma.

Por que o tampão fosfato tem três pKa?

Porque o ácido fosfórico perde três prótons em etapas (pKa 2,16; 7,21; 12,32). Cada etapa é um par tamponante diferente; a segunda, perto do pH fisiológico, é a mais usada.

O pH de um tampão muda ao diluir?

Pouco, porque a razão base/ácido se mantém, mas a capacidade tamponante cai. Em diluições extremas (abaixo de cerca de 1 × 10⁻³ mol/L) a água e a ionização começam a pesar e o pH se afasta de Henderson-Hasselbalch.

Próximos passos

A mesma solução em todas as unidades
Unidade	Valor
Molaridade (mol/L)	0,100 mol/L
Milimolaridade (mmol/L)	100 mmol/L
Normalidade (eq/L)	0,100 eq/L
Molalidade (mol/kg)	0,101 mol/kg
Fração molar (x)	0,00181
Concentração comum (g/L)	5,84 g/L
Miligramas por litro (mg/L)	5840 mg/L
% massa/volume (g/100 mL)	0,584 % m/v
% volume/volume	precisa de densidade do soluto
% massa/massa	0,584 % m/m
Título (fração em massa)	0,00584
Partes por milhão (ppm, mg/kg)	5840 ppm
Partes por bilhão (ppb, µg/kg)	5,84 × 10⁶ ppb

A mesma solução em todas as unidades

Unidade

Valor

Molaridade (mol/L)

0,100 mol/L

Milimolaridade (mmol/L)

100 mmol/L

Normalidade (eq/L)

0,100 eq/L

Molalidade (mol/kg)

0,101 mol/kg

Fração molar (x)

0,00181

Concentração comum (g/L)

5,84 g/L

Miligramas por litro (mg/L)

5840 mg/L

% massa/volume (g/100 mL)

0,584 % m/v

% volume/volume

precisa de densidade do soluto

% massa/massa

0,584 % m/m

Título (fração em massa)

0,00584

Partes por milhão (ppm, mg/kg)

5840 ppm

Partes por bilhão (ppb, µg/kg)

5,84 × 10⁶ ppb

Henderson-Hasselbalch, faixa útil e quando ela falha

Da expressão de Ka tira-se pH = pKa + log([A⁻] ÷ [HA]). Com quantidades iguais, o logaritmo é zero e pH = pKa: 4,76 no par ácido acético e acetato, 9,26 no par amônia e amônio (pelo pKb da amônia, 4,74). Com 0,1 mol/L de ácido acético e 0,05 mol/L de acetato, a razão é 0,5 e pH = 4,757 − 0,301 = 4,46. Cada fator 10 na razão desloca o pH em uma unidade, e por isso a faixa útil é pKa ± 1, entre as razões 1:10 e 10:1.

Para projetar, inverta a equação: razão = 10 elevado a (pH desejado − pKa). Um tampão acetato de pH 5,00 pede razão 10^(5,00 − 4,757) = 1,75; com 0,1 mol/L no total, são 0,0364 mol/L de ácido e 0,0636 mol/L de acetato. No fosfato, a etapa que importa em biologia é a segunda, H2PO4⁻ e HPO4²⁻ (pKa2 = 7,21): para pH 7,40 a razão base/ácido é 1,56. Escolher um par com pKa a menos de uma unidade do pH desejado é a regra de ouro; a ferramenta avisa quando o par é ruim.

A equação supõe que as concentrações de equilíbrio são as de preparo. Isso falha quando o tampão é muito diluído ou o pH está longe do pKa: acetato e ácido acético 1 × 10⁻⁴ mol/L cada, a equação dá 4,76, mas o balanço exato dá 4,87. Em 0,01 mol/L a diferença cai para 0,001. Por isso a ferramenta mostra os dois valores e avisa se divergem mais que 0,05. A capacidade tamponante, que é quanto ácido ou base o tampão aguenta, cresce com a concentração total e é máxima na razão 1:1.

pH de tampões e razões para projetar

Acetato 1:1

Entrada: ácido acético 0.1 + acetato 0.1
Saída esperada: pH 4.76

pKa = 4,757 (Ka = 1,75e-5).

Ácido em excesso

Entrada: ácido acético 0.1 + acetato 0.05
Saída esperada: pH 4.46

Razão 0,5: log = −0,301. Exato: 4,456.

Fosfato, etapa 2, 1:1

Entrada: H2PO4⁻ 0.05 + HPO4²⁻ 0.05
Saída esperada: pH 7.21

pKa2 = 7,208.

Razão para pH 7,40 no fosfato

Entrada: pH 7.40; pKa2 = 7.21
Saída esperada: base/ácido 1.56

10^(7,40 − 7,208).

Amônia e amônio 1:1

Entrada: NH3 0.1 + NH4Cl 0.1; Kb = 1.8e-5
Saída esperada: pH 9.26

pOH = pKb = 4,745.

Projeto: acetato pH 5,00, 0,1 mol/L

Entrada: pH 5.00; pKa 4.757; total 0.1
Saída esperada: 0.0364 ácido + 0.0636 acetato

Razão base/ácido 1,75.

FAQ da ferramenta completa

Como calcular a molaridade de uma solução?

Qual é a diferença entre molaridade e molalidade?

Como converter % m/m em mol/L?

Quanto devo pesar para preparar uma solução, com hidrato e pureza?

Como usar C1V1 = C2V2 e o que significa diluir 1:10?

Como calcular o pH de um ácido fraco e quando vale a aproximação dos 5 %?

Por que o pH do HCl 1e-8 mol/L não é 8?

Como funciona o tampão e quando Henderson-Hasselbalch falha?

Como ler a curva de titulação e escolher o indicador?

Quais são os limites dos cálculos e para que não usar a ferramenta?

Perguntas frequentes

Posso misturar o ácido com o sal ou preciso de ácido e base forte?

Por que o tampão fosfato tem três pKa?

Porque o ácido fosfórico perde três prótons em etapas (pKa 2,16; 7,21; 12,32). Cada etapa é um par tamponante diferente; a segunda, perto do pH fisiológico, é a mais usada.

O pH de um tampão muda ao diluir?

A mesma solução em todas as unidades
Unidade	Valor
Molaridade (mol/L)	0,100 mol/L
Milimolaridade (mmol/L)	100 mmol/L
Normalidade (eq/L)	0,100 eq/L
Molalidade (mol/kg)	0,101 mol/kg
Fração molar (x)	0,00181
Concentração comum (g/L)	5,84 g/L
Miligramas por litro (mg/L)	5840 mg/L
% massa/volume (g/100 mL)	0,584 % m/v
% volume/volume	precisa de densidade do soluto
% massa/massa	0,584 % m/m
Título (fração em massa)	0,00584
Partes por milhão (ppm, mg/kg)	5840 ppm
Partes por bilhão (ppb, µg/kg)	5,84 × 10⁶ ppb

A mesma solução em todas as unidades

Unidade

Valor

Molaridade (mol/L)

0,100 mol/L

Milimolaridade (mmol/L)

100 mmol/L

Normalidade (eq/L)

0,100 eq/L

Molalidade (mol/kg)

0,101 mol/kg

Fração molar (x)

0,00181

Concentração comum (g/L)

5,84 g/L

Miligramas por litro (mg/L)

5840 mg/L

% massa/volume (g/100 mL)

0,584 % m/v

% volume/volume

precisa de densidade do soluto

% massa/massa

0,584 % m/m

Título (fração em massa)

0,00584

Partes por milhão (ppm, mg/kg)

5840 ppm

Partes por bilhão (ppb, µg/kg)

5,84 × 10⁶ ppb