IQA 121M (ASF) 2015-1 - Aula 18 - Equilibrio Ácido Base - Parte VII - Volumetria de Neutralização (02-06-15)

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02/06/2015 
1 
DQA 
Profª. Aline Soares Freire 
Professor Assistente A 
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE 
IQA 121 – Química Analítica 
Aula 18 
Departamento de Química Analítica - UFRJ 
Parte VII: Volumetria Ácido-Base ou Volumetria por Neutralização 
DQA 
2 
VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO: método analítico de determinação de ácidos e 
bases. Aplicação específica da técnica de volumetria para reações de neutralização. 
Construir uma curva de titulação teórica 
de um ácido forte contra base forte 
Exemplo: HCl e NaOH 
HCl + NaOH → NaCl + H2O 
H3O
+ + OH- → H2O 
ANTES 
DO P.E. 
APÓS 
O P.E. 
NO P.E. 
Volumetria de Neutralização 
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Como construir: 
 
 Início da titulação: pH devido exclusivamente ao ácido forte; 
 
 Entre o início da titulação e imediatamente antes do ponto 
de equivalência (PE): mistura de ácido forte com base forte 
(excesso de ácido forte): pH dado pelo ácido forte em excesso; 
 
 No PE: pH = 7,0; 
 
 Após o PE: pH devido à contribuição da base forte (em 
excesso). 
Volumetria de Neutralização 
Curvas de Titulação: ÁCIDO FORTE X BASE FORTE 
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4 
ANTES do PE – Ponto 1: 
 VNaOH = 0,00 mL [HCl] = 0,1000 M 
[H3O
+] = 0,1000 M 
pH = 1,0 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
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ANTES do PE – Ponto 2: 
 VNaOH = 10,00 mL 
• nº de mmols de H3O+inicial = 0,1000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 10,00 [mL] = 2,0 mmols; 
• nº de mmols de H3O+excesso = 5,0 – 2,0 = 3,0 mmols. 
• Nova concentração de H3O+: 
[H3O
+]excesso = 
3,0 
60,00 
[H3O
+]excesso = 0,05000 mol L
-1 
pH = 1,30 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
DQA 
6 
ANTES do PE – Ponto 3: 
 VNaOH = 24,90 mL 
• nº de mmols de H3O+inicial = 0,1000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 24,90 [mL] = 4,98 mmols; 
• nº de mmols de H3O+excesso = 0,02 mmols. 
[H3O
+]excesso = 
0,02 
74,90 
[H3O
+]excesso = 2,67 x 10
-4 mol L-1 
pH = 3,57 
Volumetria de Neutralização 
• Nova concentração de H3O+: 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
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7 
ANTES do PE – Ponto 4: 
 VNaOH = 24,99 mL 
• nº de mmols de H3O+inicial = 0,1000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 24,99 [mL] = 4,998 mmols; 
• nº de mmols de H3O+excesso = 0,002 mmols. 
[H3O
+]excesso = 
0,002 
74,99 
[H3O
+]excesso = 2,67 x 10
-5 mol L-1 
pH = 4,57 
Volumetria de Neutralização 
• Nova concentração de H3O+: 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
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8 
NO PE – Ponto 5: 
 VNaOH = 25,00 mL 
nº de mmols de H3O
+
inicial = nº de mmols de OH
-
adicionado 
[H3O
+] = [OH
-] = √Kw [H3O
+] = 1,0 x 10-7 mol L-1 
pH = 7,0 
Volumetria de Neutralização 
• NaCl: não sofre hidrólise!!! 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
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APÓS o PE – Ponto 6: 
 VNaOH = 25,01 mL 
• nº de mmols de H3O+inicial = 0,2000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 25,01 [mL] = 5,002 mmols; 
• nº de mmols de OH-excesso = 0,002 mmols. 
[OH-]excesso = 
0,002 
75,01 
[OH-]excesso ≈ 2,67 x 10
-5 mol L-1 
pOH = 4,57 
Volumetria de Neutralização 
pH = 9,43 
• Nova concentração de OH-: 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
DQA 
10 
APÓS o PE – Ponto 7: 
 VNaOH = 25,10 mL 
• nº de mmols de H3O+inicial = 0,2000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 25,10 [mL] = 5,02 mmols; 
• nº de mmols de OH-excesso = 0,02 mmols. 
[OH-]excesso = 
0,02 
75,10 
[OH-]excesso ≈ 2,66 x 10
-4 mol L-1 
pOH = 3,57 
Volumetria de Neutralização 
pH = 10,4 
• Nova concentração de OH-: 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
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APÓS o PE – Ponto 8: 
 VNaOH = 40,00 mL 
• nº de mmols de H3O+inicial = 0,2000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 40,00 [mL] = 8,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-excesso = 3,0 mmols. 
[OH-]excesso = 
3,0 
90,00 
[OH-]excesso ≈ 0,03333 mol L
-1 
pOH = 1,48 
Volumetria de Neutralização 
pH = 12,5 
• Nova concentração de OH-: 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
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VNaOH (mL) pH 
0,00 1,00 
10,00 1,30 
24,90 3,57 
24,99 4,57 
25,00 7,00 
25,01 9,42 
25,10 10,4 
40,00 12,5 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
Volumetria de Neutralização 
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Curvas de Titulação: ÁCIDO FORTE X BASE FORTE 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HCl 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 
(*) Nota da professora: em Volumetria, os volumes obtidos através de 
pipeta volumétrica e bureta devem ser expressos com DUAS CASAS 
DECIMAIS, enquanto que a molaridade deve ser expressa com QUATRO 
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS!!! Deve-se portanto acrescentar um 
algarismo “zero” a todos os valores de concentração e volume e retirar 
um algarismo “zero” dos valores de pH > 10 (Ou seja... Errado na Tabela!!) 
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Volumetria de Neutralização 
BASE FORTE X ÁCIDO FORTE ÁCIDO FORTE X BASE FORTE 
De forma 
análoga... 
CURVAS DE TITULAÇÃO 
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Como construir: 
 
 Início da titulação: pH devido exclusivamente ao ácido fraco; 
 
 Entre o início da titulação e imediatamente antes do ponto 
de equivalência (PE): mistura de ácido fraco com sal contendo 
sua base conjugada: pH dado pelo SISTEMA TAMPÃO; 
 
 No PE: pH proveniente da reação de hidrólise do ânion do sal 
derivado do ácido fraco; 
 
 Após o PE: pH devido à contribuição da base forte (em 
excesso). 
Volumetria de Neutralização 
Curvas de Titulação: ÁCIDO Fraco X BASE FORTE 
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ANTES do PE – Ponto 1:  VNaOH = 0,00 mL [HOAc]inicial = 0,1000 M 
pH = 2,88 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
OAc- HOAc + H2O H3O
+ + 
1ª aproximação: Se o HF é um ácido fraco, espera-se que a solução seja ácida. 
2ª aproximação: Se o HOAc é um ácido fraco, espera-se que ele esteja pouco dissociado. 
x = [H3O
+] = 1,32 x 10-3 mol L-1 
Verificando as aproximações: 
(2ª) [H3O
+] = (1,32 x 10-3/0,100) x 100 = 1,32% 
(1ª) [OH-] = 7,58 x 10-12 mol L-1 <<[H3O
+] = 1,32 x 10-3 mol L-1 
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ANTES do PE – Ponto 1:  VNaOH = 0,00 mL [HOAc]inicial = 0,1000 M 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
OAc- HOAc + H2O H3O
+ + 
OH- H2O + H2O H3O
+ + 
BM: CHOAc = [HOAc] + [ OAc
-] BC: [H3O
+] = [OAc-] + [OH-] 
 Pelo Método Sistemático 
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Volumetria de Neutralização 
• Simplificações possíveis: 
1ª aproximação: Se o HOAc é umácido, espera-se que a solução seja ácida. 
 BC: [H3O
+] = [OAc-] + [OH-] BC: [H3O
+] ≈ [OAc- ] 
2ª aproximação: Se o HOAc é um ácido fraco, espera-se que ele esteja pouco dissociado. 
BM: CHOAc = [HOAc] + [OAc
-] BM: CHOAc ≈ [HOAc] 
Ka = 
[H3O
+] [OAc-] 
[HOAc] 
 = 
[H3O
+] [H3O
+] 
[HOAc] 
Ka = 
[H3O
+] [OAc-] 
[HOAc] 
 = 
[H3O
+] [H3O
+] 
CHOAc - [OAc
-] 
 = 
[H3O
+] [H3O
+] 
CHOAc 
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ANTES do PE – Ponto 2: 
 VNaOH = 10,00 mL 
• nº de mmols de HOAc inicial = 0,1000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 10,00 [mL] = 2,0 mmols; 
• nº de mmols de HOAc excesso = 5,0 – 2,0 = 3,0 mmols. 
• nº de mmols de OAc- formado = 2,0 mmols. 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
OAc- HOAc + H2O H3O
+ + 
OAc- HOAc + OH- H2O + 
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ANTES do PE – Ponto 2: 
 VNaOH = 10,00 mL 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
• Nova concentração de HOAc: 
[HOAc]excesso = 
3,0 
60,00 
= 0,05000 mol L-1 
• Nova concentração de OAc-: 
[OAc-]formado = 
2,0 
60,00 
= 0,03333 mol L-1 
 SISTEMA TAMPÃO!!! - Equação de Henderson-Hasselbalch 
Csal 
Cácido 
0,03333 
0,05000 
pH = 4,58 
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pOH = 5,21 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
2ª aproximação: A reação de hidrólise é desprezível frente à concentração inicial da base conjugada do ácido fraco. 
x = [OH-] = 6,17 x 10-6 mol L-1 
Verificando as aproximações: 
(2ª) [H3O
+] = (6,17 x 10-6/0,06667) x 100 = 0,00925% 
(1ª) [OH-] = 6,17 x 10-6 mol L-1 >> [H3O
+] = 1,62 x 10-9 mol L-1 
NO PE – Ponto 3:  VNaOH = 25,00 mL 
• nº de mmols de HOAc inicial = 0,1000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 25,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de HOAc excesso = 5,0 – 5,0 = 0,0 mmols. 
• nº de mmols de OAc- formado = 5,0 mmols. 
1ª aproximação: Se a reação de hidrólise libera OH-, espera-se que a solução seja alcalina. 
pH = 8,79 
OH- OAc- + H2O HOAc + 
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NO PE – Ponto 3:  VNaOH = 25,00 mL 
• nº de mmols de HOAc inicial = 0,1000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 25,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de HOAc excesso = 5,0 – 5,0 = 0,0 mmols. 
• nº de mmols de OAc- formado = 5,0 mmols. 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
OH- OAc- + H2O HOAc + 
OAc- HOAc- + OH- H2O + 
 Pelo Método Sistemático 
OH- H2O + H2O H3O
+ + 
BM: COAc- = [ OAc
-] + [HOAc] BC: [H3O
+] + [Na+] = [OAc-] + [OH-] 
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Hidrólise 
([OH-] - [H3O
+])[OH-] 
Kh = 
(Cs + [H3O
+] - [OH-]) 
([OH-])2 
Kh = 
(Cs - [OH
-]) 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
1ª aproximação: Se a reação de hidrólise libera OH-, espera-se que a solução seja alcalina. 
([OH-] - [H3O
+])[OH-] 
= 
(Cs + [H3O
+] - [OH-]) 
[HOAc] [OH-] Kh = 
[OAc-] 
2ª aproximação: Como a constante de hidrólise é bastante pequena, a reação de hidrólise será 
desprezível, ou seja, [HOAc] << Cs. 
([OH-])2 
Kh = 
(Cs - [OH
-]) 
([OH-])2 
Kh = 
Cs 
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Após o PE – Ponto 4: 
• nº de mmols de HOAc inicial = 0,1000 [mol L-1] x 50,00 [mL] = 5,0 mmols; 
• nº de mmols de OH-adicionado = 0,2000 [mol L-1] x 25,10 [mL] = 5,02 mmols; 
• nº de mmols de OH- excesso = 5,02 – 5,0 = 0,02 mmols. 
• nº de mmols de OAc- formado = 5,0 mmols. 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
OH- OAc- + H2O HOAc + OAc
- HOAc- + OH- H2O + 
 VNaOH = 25,10 mL 
• Nova concentração de OH-: [OH-]excesso = 0,02 
75,10 
[OH-]excesso ≈ 2,66 x 10
-4 mol L-1 
pOH = 3,57 pH = 10,4 
02/06/2015 
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Curvas de Titulação: ÁCIDO Fraco X BASE FORTE 
Volumetria de Neutralização 
Titulação de 50,00mL de solução de HOAc 0,1000 mol L-1 contra solução de NaOH 0,2000 mol L-1 
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 
(*) Nota da professora: em Volumetria, os volumes obtidos através 
de pipeta volumétrica e bureta devem ser expressos com DUAS 
CASAS DECIMAIS, enquanto que a molaridade deve ser expressa com 
QUATRO ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS!!! Deve-se portanto 
acrescentar um algarismo “zero” a todos os valores de concentração 
e volume e retirar um algarismo “zero” dos valores de pH > 10 (Ou 
seja... Errado na Tabela!!) 
DQA 
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COMPARANDO... 
Volumetria de Neutralização 
02/06/2015 
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DQA 
27 
Volumetria de Neutralização 
DQA 
28 
Volumetria de Neutralização 
PADRONIZANDO AS SOLUÇÕES... 
02/06/2015 
15 
DQA 
29 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
Substâncias que indicam o ponto final de uma titulação ácido-base 
Um indicador ácido-base é um ácido orgânico fraco ou uma base 
orgânica fraca, cuja forma não dissociada possui cor diferente 
daquela exibida por sua base conjugada ou seu ácido conjugado. 
TEORIA DE OSTWALD: mudança de cor de um indicador deve-se 
a modificações estruturais, que incluem formas ressonantes. 
DQA 
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Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
 Indicador do tipo ÁCIDO ORGÂNICO FRACO 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
Ind- HInd + H2O H3O
+ + 
Cor da forma ácida 
(forma não dissociada) 
Cor da forma alcalina 
(forma dissociada) 
ÁCIDO BASE CONJUGADA 
Ka = 
[H3O
+] [Ind-] 
[HInd] 
[Hind] 
[Ind-] 
[H3O
+] = Ka 
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Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
 Indicador do tipo BASE ORGÂNICA FRACA 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
OH- Ind + H2O IndH
+ + 
Cor da forma alcalina 
(forma não dissociada) 
Cor da forma ácida 
(forma dissociada) 
BASE ÁCIDO CONJUGADO 
Kb = 
[HInd+] [OH-] 
[Ind] 
[Ind] 
[Hind+] 
[OH-] = Kb 
DQA 
32 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
 Exemplos 
 Fenolftaleína: 
TEORIA DE OSTWALD: mudança 
de cor de um indicador deve-se a 
modificações estruturais, que 
incluem formas ressonantes. 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
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DQA 
33 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
 Exemplos 
 Fenolftaleína: 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
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34 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
 Exemplos 
 Alaranjado de metila: 
(amarelo) 
(vermelho) 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
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35 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
 Exemplos 
 Azul de bromotimol: 
(amarelo) (azul) 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
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10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 
300 800 Visível 
Raios cósmicos 
Raios 
gama Raios X IR Microondas Ondas de rádio UV 
Comprimento de onda Energia 
36 
Faixa de viragem de um indicador: o espectro eletromagnético 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
02/06/2015 
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37 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
Faixa de viragem de um indicador: as cores complementares 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
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38 
Volumetria de Neutralização: Os IndicadoresINDICADORES ÁCIDO – BASE 
Faixa de viragem de um indicador: o “detector” 
O OLHO HUMANO NÃO É MUITO SENSÍVEL A 
DIFERENÇAS DE COR PROVOCADAS PELA AÇÃO 
DOS INDICADORES ÁCIDO-BASE QUANDO: 
[Hind] 
[Ind-] 
0,1 > > 10 
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DQA 
39 
Volumetria de Neutralização: indicadores 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
Faixa de viragem de um indicador: o “detector” 
Qual a faixa de pH em que ocorre a mudança de cor para um indicador ácido? 
[Hind] 
[Ind-] 
[H3O
+] = Ka 
[H3O
+] = 0,1 Ka (mínimo) [H3O
+] = 10 Ka (máximo) 
pH (cor da forma ácida) = - log Ka - log 10 
pH (cor da forma ácida) = pKa - 1 
pH (cor da forma básica) = - log Ka - log 0,1 
pH (cor da forma básica) = pKa + 1 
Faixa de viragem de um indicador: pH = pKa ± 1 
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40 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
Faixa de viragem de um indicador 
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41 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
Faixa de viragem de um indicador 
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42 
 
 
INDICADORES ÁCIDO – BASE 
Faixa de viragem de um indicador 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
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EXEMPLOS DE INDICADOR ÁCIDO-BASE 
FENOLFTALEÍNA 
VERMELHO DE METILA 
Volumetria de Neutralização: Os Indicadores 
ALARANJADO DE METILA 
(“Cor da casca da cebola”)