Material de apoio 1

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
Monitoria de Química Analítica I (IC 608)
Material de Apoio 1
TEMA: TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE
Conceitos Gerais:
Comparação entre os perfis das curvas de titulação Forte x Forte e Forte x Fraco:
		
	Uma cuva de titulação ácido-base é um gráfico de (Volume x pH) plotado a partir da adição de diferentes volumes de titulate ao titulado e do cálculo do pH da solução titulada após estas respectivas adições. 
	Os quatro pontos principais para a construção de uma curva de titulação são: 
Volumetitulante= 0,00ml;
0,00ml < Volumetitulante < Volumeequivalência;
Volumetitulante = Volumeequivalência;
Volumetitulante > Volumeequivalência;
	O perfil da curva de titulação varia de acordo com a força dos reagentes participantes dela. Numa titulação Forte x Forte, por exemplo, observa-se que o chamado salto da curva é bem expressivo. Isto se dá porque, quanto mais próximo do ponto de equivalência, a concentração do titulado é menor e, consequentemente, precisaremos de quantidades cada vez menores de titulante para que o pH varie bruscamente. O que fica em solução nas proximidades do *Peq são: o excesso do titulado e o sal (que consideramos não exercer influencia sobre pH em Química Analítica I porque nenhuma de suas espécies se hidrolizam e não é formada solução tampão, logo, o pH no Peq para esta titulação é 7 ). Observe isto nas curvas abaixo:
Fig1: Curva A: Titulação de um ácido forte com uma base forte / Curva B: Titulação de uma base forte com um ácido forte
Numa curva de titulação Forte x Fraco, observa-se que o salto da curva é menos expressivo do que na Forte x Forte. Isto acontece porque, na titulação Fraco x Forte, há formação de solução tampão antes do ponto de equivalencia. Soluções tampão são soluções que atenuam a variação dos valores de pH (ácido ou básico), mantendo-o aproximadamente constante, mesmo com adição de pequenas quantidades de ácidos ou bases ou que ela seja diluída. Se o mesmo titulante é usado na titulação FortexForte e na titulação Forte x Fraco, as duas curvas se igualam após seus pontos de equivalência. Observe as características comentadas anteriormente nas curvas abaixo.
B
A
Volume de base adicionado (mL)
Fig2: Titulação de um ácido fraco com uma base forte	Fig3: A: Curva de titulação Forte x Forte; 
B: Curva de titulação Forte x Fraco.
 (Utilixando-se a mesma base como titulante)
Determinação do erro relativo de indicadores ácido-base:
		Em uma titulação ácido-base em que queremos, por exemplo, descobrir a concentração do titulado, precisamos saber em qual momento devemos parar de adicionar o titulante sem que o ponto de equivalência seja muito ultrapassado ou que paremos a titulação muito antes que este ponto seja atingido. Mas como podemos fazer isso?
		A região do Peq, como vimos anteriormente, é uma região em que, ao adicionarmos pequenos volumes do titulante sofre grandes variações de pH. Seria muito difícil parar a titulação no momento exato em que o Peq é atindido. Para que possamos determinar o momento mais próximo do real de encerrar a adição de titulante ao titulado utilizamos os chamados indicadores ácido-base. 
- Indicadores ácido-base: São corantes orgânicos que mudam de cor de acordo com o pH do meio em que se encontram. 
		Cada indicador possui uma faixa ácida e outra básica e a essas faixas associamos os chamados erros relativos que são obtitos, em determinada titulação, a partir dos pH’s em que a coloração do indicador muda. Em cada uma dessas faxias o indicador apressenta-se com uma cor. Ex: Fenolftaletína incolor: pH<8,3 ; rosa pH> 9,8.
Exercícios Propostos:
Na titulação de 50,00mL de NH3 0,100 mol/L com HCl 0,200 mol/L, pergunta-se :
Quais indicadores abaixo listados seriam adequados para serem utilizados na titulação de modo que o erro provocado pelo indicador não ultrapasse a faixa de ± 1,00% ?
(Só o vermelho de fenol poderá ser usado)
Qual seria o erro provocado se o indicador utilizado fosse a o alaranjado de metila? (+1,19%)
Dado: pKbNH3= 4,75
	Indicador
	Faixa Ácida
	Faixa Básica
	Alaranjado de metila
	3,1
	4,4
	Fenolftaleína
	8,2
	9,8
	Timolftaleína
	8,3
	10,5
	Vermelho de fenol
	6,8
	8,4
Um tampão bastante utilizado é o chamado de “tris”, abreviação de tris(hidroximetil)aminometano: B, cujo ácido conjugado (BH+) tem pka de 8,08. Quantos mililitros de NaOH 0,50 mol/L devem ser adicionados a 10,00g de tris cloridrato (BHCl – MM= 157,97 g/mol) para se alcançar um pH de 7,60 em um volume final de 1,0 L?
Considere que você está no laboratório realizando as titulações abaixo.Esses sistemas representam pontos isolados das titulações realizadas. Identifique em que ponto da titulação cada sistema se encontra e calcule o pH das seguintes soluções no ponto citado:
a) 35,00mL de ácido benzóico (C6H5COOH – pKa = 4,2) 0,1mol/L com 35,00mL de NaOH 0,1mol/L. (pH = 8,45)
b) 50,00mL de benzoato de sódio (C6H5COONa) 0,1mol/L com 25,00mL de HCl 0,2mol/L. (pH = 2,67)
4) Considere uma titulação de 20,00mL de um ácido fraco HA (Ka = 1,0x10-5) com NaOH, ambos com a concentração 0,1 mol/L. Responda:
a) Em qual volume de base o valor de pH será igual ao pKa? (R: 10mL)
b) Em qual pH ocorrerá o ponto de equivalência? (R: 8,85)
c) Qual o valor do pH quando houver 5,00mL de base em excesso? (R: 12,05)
d) Qual o valor do pH quando houver 5,00mL de ácido em excesso? (R: 5,48)
5) O vinagre, solução aquosa diluída de ácido acético (CH3COOH; Ka = 1,78 x 10-5) é fabricado desde as primeiras civilizações mediante a fermentação de sucos de frutas, especialmente uva. Se 5,71 mL de ácido acético a 95% de pureza e densidade igual a 1,05 g/cm³ forem colocados em um balão volumétrico de 1,0 L de capacidade e completados com água destilada até a marca de aferição, o pH dessa solução será: (pH= 2,89).
6) O vinagre comercial contém ácido acético (CH3COOH). Na titulação de 6,0 mL de vinagre comercial com densidade 1,01 g/mL, gastaram-se 10,0 mL de uma solução 0,40mol/L de hidróxido de sódio. Qual é a porcentagem de ácido acético contido no vinagre analisado?
 (R: aproximadamente 4%)
(Dados: C = 12, H = 1 e O = 16). 
7) O rótulo de um produto de limpeza diz que a concentração de amônia (NH3) é de 9,5 g/L. Com o intuito de verificar se a concentração de amônia corresponde à indicada no rótulo, 5 mL desse produto foram titulados com ácido clorídrico (HCl) de concentração 0,1 mol/L. Para consumir toda a amônia dessa amostra, foram gastos 25 mL do ácido. Qual a concentração, em g/L, da solução, calculada com os dados da titulação? (8,5 g/L)
8) Por que o pH no ponto de equivalência da titulação de uma base forte com 
um ácido forte é igual a 7?
9) Como se calcula o pH no ponto de equivalência da titulação de uma base forte com um ácido fraco? Desenvolva o raciocínio com cálculos.
10) Em uma titulação de 25 mL de uma solução de NaOH 0,17 mol/L com HCl 0,19 mol/L, qual é o pH da solução: 
a) após adição de 12 mL de ácido 
b) no ponto de equivalência 
c) após adição de 42 ml do ácido.
d) Utilizando a tabela do exercício 1, quais indicadores poderiam ser usados nesta titulação de modo que o erro não ultrapasse a faixa de ±0,1%?
e) Calcule o erro obtido nesta titulação provocado por cada indicador da tabela.
f) Se o ácido clorídrico fosse substituído por um ácido fraco HA com mema concetração e pKa= 4,75, quais seriam os indicadores adequados para uma faixa de erro de ± 0,1%? Qual seria o erro provocado se o indicador utilizado fosse a fenolftaleína?
11) Desenhe a curva de titulação de um ácido forte sendo titulado com uma base forte. Desenhe sobre esta curva o perfil da curva de titulação dos mesmos reagentes dez vezes mais diluídos. Explique as diferenças e semelhanças entre as curvas. 
Obs.: Resolveremos os exercícios mais importantes na monitoria.
Bons estudos!
	
	Página 3