Buscar

Material 8 - Volumetria de Neutralização - Parte 3

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 8 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 8 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

Material 8 – Volumetria de Neutralização – parte 3 
1 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
TITULAÇÕES EM SISTEMAS POLIPRÓTICOS 
 
Considere a titulação de 25 mL de uma solução 0,1 mol/L de ácido carbônico (H2CO3 ; 
Ka1 = 4,3 x 10
–7 e Ka2 = 4,8 x 10
–11) com NaOH 0,1 mol/L. Calcule o pH após adição das 
seguintes alíquotas de titulante: 
a) 0,0 mL b) 10,0 mL c) 12,5 mL d) 25,0 mL 
e) 35,0 mL f) 37,5 mL g) 50,0 mL h) 60,0 mL 
 
RESOLUÇÃO: 
A primeira coisa que deve ser feita é calcular o volume de equivalência (VE), bem como 
a quantidade de matéria no titulado (������). A quantidade de matéria de matéria de 
H2CO3 é: ������= 25 x 10
–3 L x 0,1 mo L–1 = 2,5 x 10–3 mol 
 
��	 
 
�
 �� � �,	 ��� ���
�,	 ��� ���
 
 �� �� e VE2 = 2 x VE1. Logo, VE2 = 50,0 mL 
 
Em sistemas polipróticos deve-se lembrar que há mais de uma etapa de dissociação, e 
que essas etapas ocorrem sucessivamente. Consequentemente, as reações ocorrerão 
em etapas. 
Assim, para a reação em questão, teremos as seguintes reações: 
 
H2CO3 + OH
– ⇌⇌⇌⇌ HCO3
– + H2O referente ao primeiro ponto de equivalência. 
HCO3
– + OH– ⇌⇌⇌⇌ CO3
2– + H2O referente ao segundo ponto de equivalência. 
 
a) V = 0,0 mL. 
 
Este volume indica o início da titulação, onde há somente o ácido, H2CO3. Assim, o pH 
é função apenas da solução presente no erlenmeyer. 
Material 8 – Volumetria de Neutralização – parte 3 
2 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
H2CO3 + H2O ⇌⇌⇌⇌ H3O
+ + HCO3
– 
0,02 – X X X 
 
����� 
 !"#$%# . Assim, �&'(� 
 !4,3 � 10-. � 0,1 = 2,07 x 10
–4 mol/L. 
Então, pH = 3,68. 
 
b) V = 10,0 mL. 
 
Este volume indica uma alíquota adicionada antes do 1° Ponto de Equivalência (PE). 
Neste ponto, há um excesso de titulado (H2CO3), mas também há HCO3
–. Uma vez que 
há a presença do ácido e de seu conjugado, temos a formação de um tampão, cujo pH 
é função deste. 
Como o volume adicionado de OH– foi de 10,0 mL, a quantidade de matéria adicionada 
foi: /01– = 10,0 x 10
–3 L x 0,1 mol L–1 = 10–3 mol. Esta quantidade de titulante é 
completamente consumida, conforme a reação abaixo. Assim, tem-se a seguinte 
situação. 
 H2CO3 + OH
– ⇌⇌⇌⇌ HCO3
– + H2O 
Início 2,5 x 10–3 mol -------- -------- 
Reação 2,5 x 10–3 − (10–3 mol) -------- 
Equilíbrio 1,5 x 10–3 mol -------- 10–3 mol 
 
Observem que há na solução as espécies H2CO3 e HCO3
–, gerando assim um tampão, 
cujo pH é dado por: 31 
 345$ 6 789 
%#
%: 
. Assim, pH 
 6,37 6 ?@A 
1,5 C 1063
0,035
1063
0,035
 = 6,19. 
 
c) V = 12,5 mL. 
 
Este volume equivale à metade do 1° PE. Neste ponto, o pH = pKa1. Assim, pH = 6,37. 
Observem que o volume adicionado de OH– foi de 12,5 mL. Ou seja, a quantidade de 
matéria adicionada foi: /01– = 12,5 x 10
–3 L x 0,1 mol L–1 = 1,25 x 10–3 mol. Esta 
Material 8 – Volumetria de Neutralização – parte 3 
3 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
quantidade de titulante é completamente consumida, conforme a reação abaixo. 
Assim, tem-se a seguinte situação. 
 H2CO3 + OH
– ⇌⇌⇌⇌ HCO3
– + H2O 
Início 2,5 x 10–3 mol -------- -------- 
Reação 2,5 x 10–3 − (1,25 x 10–3 mol) -------- 
Equilíbrio 1,25 x 10–3 mol -------- 1,25 x 10–3 mol 
 
Novamente, há na solução as espécies H2CO3 e HCO3
–, gerando assim um tampão, cujo 
pH é dado por: 31 
 345 6 789 
%#
%: 
. Entretanto, Ca = Cb, fazendo com que o pH = pKa, 
que sente caso seria de 6,37. 
 
d) V = 25,0 mL. 
 
Este volume indica o 1° PE. Neste, todo ácido foi consumido e transformado na base 
conjugada. Temos então a seguinte situação: 
 H2CO3 + OH
– ⇌⇌⇌⇌ HCO3
– + H2O 
Início 2,5 x 10–3 mol -------- -------- 
Reação 2,5 x 10–3 − (2,5 x 10–3 mol) -------- 
Equilíbrio -------- -------- 2,5 x 10–3 mol 
 
Uma vez que a espécie HCO3
– é um anfótero, o pH da solução é governado pela 
seguinte equação: ����� 
 !"#$"#� . 
Assim, �&'(� 
 !4,3 � 10-. � 4,8 � 10-		 = 4,5 x 10
–9 mol/L. Então, pH = 8,34. 
 
e) V = 35,0 mL. 
 
Este volume indica um volume adicionado após o 1° PE e antes do 2° Ponto de 
Equivalência (PE). Neste ponto, toda espécie H2CO3 foi consumida. Há um excesso de 
Material 8 – Volumetria de Neutralização – parte 3 
4 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
titulado (HCO3
–), mas também há CO3
2–. Uma vez que há a presença do ácido e seu 
conjugado, temos a formação de um tampão, cujo pH é função deste. 
O volume adicionado de OH– foi de 35,0 mL. Entretanto, 25 mL já foram consumidos 
na reação do H2CO3. Assim, apenas 10 mL reagem com o HCO3
–. Neste sentido, a 
quantidade de matéria adicionada foi: /01– = 10,0 x 10
–3 L x 0,1 mol L–1 = 10–3 mol. 
Esta quantidade de titulante é completamente consumida, conforme a reação abaixo. 
 Assim, tem-se a seguinte situação: 
 HCO3
– + OH– ⇌⇌⇌⇌ CO3
2– + H2O 
Início 2,5 x 10–3 mol -------- -------- 
Reação 2,5 x 10–3 − (10–3 mol) -------- 
Equilíbrio 1,5 x 10–3 mol -------- 10–3 mol 
 
Observem que há na solução as espécies HCO3
– e CO3
2–, gerando assim um tampão, 
cujo pH é dado por: 31 
 345� 6 789 
%#
%: 
. Assim, pH 
 10,32 6 ?@A 
1,5 C 1063
0,060
1063
0,060
 = 10,14. 
Observem ainda que, a partir do primeiro ponto de equivalência, qualquer tampão formado 
será governado pelo Ka2. 
 
f) V = 37,5 mL. 
 
Este volume equivale à metade do 2° PE. Neste ponto, o pH = pKa2. Assim, pH = 10,32. 
Observem que o volume adicionado de OH– foi de 37,5 mL. Entretanto, 25 mL foram 
consumidos na reação com H2CO3, restando 12,5 mL para reação com o HCO3
–. Assim, 
a quantidade de matéria adicionada foi: /01– = 12,5 x 10
–3 L x 0,1 mol L–1 = 1,25 x 10–3 
mol. Esta quantidade de titulante é completamente consumida, conforme a reação 
abaixo. Assim, tem-se a seguinte situação: 
 
 
 
Material 8 – Volumetria de Neutralização – parte 3 
5 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
 H2CO3 + OH
– ⇌⇌⇌⇌ HCO3
– + H2O 
Início 2,5 x 10-3 mol -------- -------- 
Reação 2,5 x 10-3 − (1,25 x 10-3 mol) -------- 
Equilíbrio 1,25 x 10-3 mol -------- 1,25 x 10-3 mol 
 
Novamente, há na solução as espécies H2CO3 e HCO3
–, gerando assim um tampão, cujo 
pH é dado por: 31 
 345� 6 789 
%#
%: 
. Entretanto, Ca = Cb, fazendo com que o pH = pKa, 
que sente caso seria de 10,32. 
 
g) V = 50,0 mL. 
 
Este volume indica o 2° PE. Neste, todo HCO3
– foi consumido e transformado na base 
conjugada (CO3
2–). Temos então a seguinte situação: 
 
 HCO3
– + OH– ⇌⇌⇌⇌ CO3
2– + H2O 
Início 2,5 x 10–3 mol -------- -------- 
Reação 2,5 x 10–3 − (2,5 x 10–3 mol) -------- 
Equilíbrio -------- -------- 2,5 x 10–3 mol 
 
Observem que há somente a espécie CO3
2– em solução, cuja concentração é dada por: 
F%���-G 
�,� �$H�� I87
H,HJ� K
 = 3,33 x 10–2 mol/L. Cabe lembrar que o volume inicial era de 
25 mL e, após adição de 50,0 mL de titulante passou a ser 75 mL. 
Temos então o seguinte equilíbrio: 
 
 CO3
2– + H2O ⇌⇌⇌⇌ HCO3
– + OH– 
Equilíbrio 3,33 x 10–2 – X -------- X X 
 
Material 8 – Volumetria de Neutralização – parte 3 
6 
Professor Frank Pereirade Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
É este equilíbrio que fornecerá o pH do meio. Para tal, necessita-se de calcular a [OH–], 
da seguinte maneira: ���- 
 !":$%: , onde �": 
"L
"#�
 $H
�$M
M,N �$H�$$
 = 2,08 x 10–4. 
Assim, �(&- 
 !2,08 � 10-O � 3,33 � 10-�, = 2,64 x 10–3 mol/L. 
 
Então, pOH = – log (2,64 x 10–3) = 2,58 e pH = 11,42. 
 
h) V = 60,0 mL → após PE → excesso de OH–. 
 
Este volume indica uma quantidade de OH– adicionada após o 2° PE. Ou seja, há um 
excesso de 10 mL de OH–, pois 50 mL já reagiram Assim, deve-se calcular a 
concentração de OH– presente em excesso, lembrando que após a diluição o volume 
final é 85 mL. Neste sentido, tem-se ���- 
 $H IK � H,$ I87/K
N� IK
 = 1,18 x 10–2 mol/L. 
Assim, pOH = – log (1,18 x 10–2) = 1,93 e pH = 12,07. 
 
CURVAS DE TITULAÇÃO 
As figuras e demais dados foram retirados do livro do OTTO ALCIDES
 
Figura 1: Curva de titulação de ácidos hipotéticos com diferentes constantes de 
ionização. 
Material 8 – Volumetria de Neutralização – parte 3 
7 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
 
Figura 2: Curva de titulação de bases hipotéticas com diferentes constantes de 
ionização. 
 
 
Figura 3: Curva de titulação de 25 mL de H3PO4 0,1 M com NaOH 0,1 M. 
Material 8 – Volumetria de Neutralização – parte 3 
8 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
 
Figura 4: Curvas de titulação de ácidos dipróticos. As curvas referem-se a titulações de 
25,0 mL de H2SO4 0,1 M (A), de ácido oxálico 0,1 M (B), de ácido maléico 0,1 M (C) e de 
H2CO3 0,1 M (D) com NaOH 0,1 M.

Materiais relacionados

Perguntas relacionadas

Perguntas Recentes