O ácido láctico é um composto orgânico de função mista que apresenta fórmula CH3 CH(OH)COOH. O organismo humano produz ácido láctico em quantidades expressivas durante a realização de exercícios físicos, sendo produzido excessivamente quando esses se intensificam. No ambiente celular, o ácido láctico transforma-se em lactato, que é a sua forma ionizada. A mistura de ácido láctico e lactato de sódio, em solução aquosa, funciona como uma solução-tampão, ou seja, como, praticamente, aquela que não muda seu pH pela adição de H+ ou OH- em pequenas quantidades.

Supondo uma solução contendo 0.15 mol/L de ácido láctico e 0.15 mol/L de lactato de sódio (Ka = 1.0 x 10-4) e negligenciando a quantidade de ácido que ioniza, o valor do pH será igual a :

Esta questão envolve o conceito de solução-tampão. A solução-tampão citada no enunciado é formada pelo ácido láctico (CH₃CH(OH)COOH) e pelo sal lactato de sódio (CH₃CH(OH)COONa). Dessa forma, é uma solução-tampão ácida. Para calcular o pH é importante identificar o ácido fraco e a base conjugada presentes. O ácido (HA) é, portanto, o CH₃CH(OH)COOH e sua base conjugada, espécie produzida quando o ácido doa um próton H⁺, (A^-) é o CH₃CH(OH)COO^-. Observemos os dados e a resolução da questão:

Dados:
Concentrações das espécies:
[CH₃CH(OH)COOH] = 0,15 mol/L;
[CH₃CH(OH)COONa] = 0,15 mol/L;
Ka = 1,0 ∙ 10^-4.

Resolução:

1) Em uma solução-tampão tem-se os equilíbrios do ácido fraco e do sal:
CH₃CH(OH)COOH + H₂O ⇄ CH₃COO^- + H₃O⁺ ou HA + H₂O ⇄ A^- + H₃O⁺
CH₃CH(OH)COONa + H₂O ⇄ CH₃COO^- + Na⁺ ou NaA + H₂O ⇄ A^- + Na⁺

Para o cálculo do pH, o equilíbrio que nos interessa é o equilíbrio do ácido, pois, a partir dele, podemos obter a constante de ionização do ácido, Ka, que nos possibilita o cálculo da concentração de H₃O⁺ e, com o valor dessa concentração, podemos calcular o pH. Dessa forma, considerando que a concentração da água é praticamente constante e por isso ela não entra na expressão do equilíbrio, tem-se:
Ka = [H₃O⁺] [A^-]/[HA]

2) A partir da expressão de Ka, é possível descobrir a concentração de H₃O⁺. Considerando que o ácido láctico é fraco, ele se ioniza muito pouco em água, sendo possível negligenciar essa quantidade. Devido a isso, a concentração de A^- que deve ser utilizada na expressão do equilíbrio é proveniente do sal NaA, que, por ser solúvel em água, se dissocia completamente em A^- e Na⁺. Logo, [A^-] = [NaA] = [CH₃CH(OH)COONa]. Substituindo os valores das concentrações na expressão de Ka, tem-se:
1,0 ∙ 10^-4 = [H₃O⁺] ∙ 0,15/0,15
[H₃O⁺] = 1,0 ∙ 10^-4

3) A partir da concentração de H₃O⁺ é possível calcular o pH pela seguinte expressão:
pH = - log [H₃O⁺]
pH = - log (1,0 ∙ 10^-4) = - [log (1,0) + log (10^-4)] = - (0 – 4,0) = 4,0

Dessa forma, o pH da solução é igual a 4,0.

Gabarito do Professor: Letra D.