Aula Volumetria de Neutralização

Prévia do material em texto

VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO 
Profa.Valéria Regina Bellotto 
Introdução 
Soluções e indicadores para titulações ácido/base 
 Soluções padrão 
 Indicadores ácido/base 
Titulações de ácidos e bases 
 Titulações de ácido forte com base forte 
 Titulações de base forte com ácido forte 
 Titulações de ácidos e bases fracas 
 Titulações de ácidos e bases polifuncionais 
Localização do ponto final da titulação a partir de 
medidas de pH 
 
Aplicações 
Volumetria de Neutralização 
Volumetria de neutralização 
1. Introdução 
A volumetria de neutralização compreende titulações de 
espécies ácidas com solução padrão alcalina e titulações de 
espécies básicas com solução padrão ácida. 
Duas variantes: 
- Alcalimetria - titulante é uma base 
- Acidimetria - titulante é um ácido 
O reagente titulante é sempre um ácido forte ou uma base forte. 
 
O ponto final é localizado por um indicador químico ou um 
método instrumental. 
Volumetria de neutralização 
2. Soluções e indicadores para titulações 
ácido/base 
2.1. Solução padrão 
São ácidos ou bases fortes Reagem de forma mais completa com 
o analito. 
Fornecem pontos finais mais nítidos 
Soluções padrões de ácidos mais comumente empregadas: ácido 
clorídrico, ácido perclórico e ácido sulfúrico. 
Soluções padrões de base mais comumente empregadas: hidróxido de 
sódio, hidróxido de potássio. 
Volumetria de neutralização 
2.1.1. Padronização de solução padrão de ácido 
Padrões primários mais usados: 
•Carbonato de sódio, Na2CO3 (massa molar 106 g/mol) 
• TRIS:tris-(hidroximetil)aminometano, (HOCH2)3CNH2 (massa 
molar 121 g/mol) 
• bórax: tetraborato de sódio decahidratado, Na2B4O7 · 10 H2O 
(massa molar 381 g/mol) 
2.1.2. Padronização de solução padrão de base 
Padrões primários mais usados: 
•Ftalato ácido de potássio, KHC8H4O4 é um padrão primário ideal 
(massa molar 204,2 g/mol) 
• Hidrogênio iodato de potássio, KH(IO3)2 
Volumetria de neutralização 
2.2. Indicadores Ácido/Base 
Exibem cores que dependem do pH da solução na qual são dissolvidas. 
É uma base orgânica fraca ou um ácido orgânico fraco cuja forma não 
dissociada difere da cor de seu ácido ou base conjugada. 
Exemplo, indicador do tipo ácido HIn: 
Equilíbrio para indicador do tipo básico In: 
Volumetria de neutralização 
Constante de equilíbrio para dissociação de um indicador do tipo ácido 
HIn exibe sua cor ácida pura quando: 
HIn exibe sua cor básica pura quando: 
(1) 
(2) 
Volumetria de neutralização 
Substituindo as duas razões na equação (2) pode-se 
avaliar a faixa de concentração do íon hidrônio 
necessária para alterar a cor do indicador. 
[H3O
+] = 10 Ka [H3O
+] = 0,1 Ka 
- 
+ 
Volumetria de neutralização 
Erros de titulação com indicadores ácido/base 
 Erro determinado: ocorre 
quando o pH no qual o indicador 
muda de cor difere do pH do ponto de 
equivalência 
Escolha cuidadosa do 
indicador ou correção 
com um branco 
 Erro indeterminado: originado 
na habilidade limitada da visão 
humana em distinguir de forma 
reprodutível a cor intermediária do 
indicador. 
Incerteza na faixa de ±0,5 a ±1 
unidade de pH 
Reduzida para um 
mínimo de ±0,1 unidade 
de pH pela comparação 
com padrão de referência 
Volumetria de neutralização 
Indicadores ácido/base comuns 
Tipo 1 – indicador ácido 
Tipo 2 – indicador básico 
Volumetria de neutralização 
Indicadores ácido/base e 
sua faixas de transição 
Volumetria de neutralização 
3. Titulações de ácidos e bases 
3.1. Titulação de ácido forte com base forte 
Curvas de titulação: 
• experimental 
• calculada 
Volumetria de neutralização 
Cálculos para construção de uma curva de titulação 
Estágio de pré-equivalência: 
cHA = [H3O
+] e pH= -log [H3O
+] 
No ponto de equivalência: 
 = = = 
[H3O
+] = = = 1,00 x 10
-7 mol/L 
pH = -log (1,00 x 10-7 ) = 7 
Volumetria de neutralização 
Estágio de pós-equivalência: 
cNaOH = 
núm. mmol de NaOH adicionado – núm. original de mmol de HCl 
Volume total da solução 
cNaOH = [OH
-] pOH= - log [OH
-] 
pH = 14 - pOH 
Exercícios: 
1. Construir a curva de titulação para: 
 titulação de 100mL de HCl 0,10 M com NaOH 0,10 M 
 
Volumetria de neutralização 
Curva A: 50 mL de HCl 0,05 
mol/L com NaOH 0,1 mol/L 
Curva B: 50 mL de HCl 0,0005 
mol/L com NaOH 0,001 mol/L 
Efeito da concentração 
Volumetria de neutralização 
3.2. Titulação de base forte com ácido forte 
Curva A: 50 mL de NaOH 
0,05 mol/L com HCl 0,1 
mol/L 
Curva B: 50 mL de NaOH 
0,005 mol/L com HCl 0,01 
mol/L 
Volumetria de neutralização 
3.3. Titulação para ácidos fracos e bases fracas 
Quatro tipos diferentes de cálculos são necessários para derivar a curva 
de titulação de um ácido fraco (ou uma base fraca). 
Exemplo: titulação de um ácido fraco (HAc) com uma base forte (NaOH) 
Balanço de cargas: [Na+] + [H3O+] = [OH-] + [A-] (1) 
Balanço de massa: Ca= [HA] + [A-] (2) 
Ka = 
[H3O+] [A-] 
[HA] 
Substituindo (1) e (2): 
Ka = 
[H3O+] x ([Na+]+[H3O+] – [OH-]) 
Ca – ([Na+] + [H3O+] –[OH-]) 
Volumetria de neutralização 
1. Solução original [Na+] =0 
Ka = 
[H3O+] x ([H3O+] – [OH-]) 
Ca – ([H3O+] –[OH-]) 
Ka = 
[H3O+] 2 
Ca 
2. Até o ponto de equivalência: 
Ka = 
[H3O+] x [Na+] 
Ca – [Na+] 
3. No ponto de equivalência: 
Ka = 
[H3O+] x [Na+] 
 [OH-] 
Ka x Kw 
 [Na+] 
[H3O+]= 
1/2 
pH = 7 +1/2 (pKa + log [NaAc]) pH> 7 
[H3O+] = Ka x 
 Ca 
Cs 
ou 
[H3O+] =√ Ka Ca 
ou 
Volumetria de neutralização 
4. Além do ponto de equivalência: 
[A-] ≈ Ca 
[OH-] = [Na+] - Ca 
[H3O+] = 
Kw 
[Na+] -Ca 
Exemplo de base fraca (NH3) titulada com ácido forte (HCl) - raciocínio 
análogo ao exemplo anterior. 
No ponto de equivalência: 
pH = ½ (pKa – log [NH4Cl] ) pH< 7 
Volumetria de neutralização 
Curva de titulação ác. acético com hidróxido de sódio 
Curva A: ácido 0,1 mol/L com 
base 0,1 mol/L 
Curva B: ácido 0,001 mol/L 
com base 0,001 mol/L 
Volumetria de neutralização 
Efeito da força do ácido 
Volumetria de neutralização 
Efeito da força da base 
Volumetria de neutralização 
3.4. Titulação de ácidos e bases polifuncionais 
3.3.1. Ácido polifuncional 
Ex. 1: Ácido fosfórico 
Se Ka1/Ka2 for maior que 10
3 pode-se construir a curva teórica de titulação 
usando a técnica desenvolvida para ácidos monopróticos fracos. 
Volumetria de neutralização 
Quando adicionamos dois equilíbrios sequenciais, multiplicamos as duas 
constantes de equilíbrio para obter a constante de equilíbrio para a reação 
global resultante. 
1. Antes do início da titulação [Na+] = 0 e a equação para o cálculo do pH é 
idêntica àquela usada para um ácido monoprótico. 
 
2. Antes do primeiro ponto de equivalência: 
[H3O
+] – [OH-] = 
Ca x Ka1 
[H3O
+] + Ka1 
3. Além do primeiro ponto de equivalência 
- [Na+] 
[H3O
+] – [OH-] = 
Ca x Ka2 
[H3O
+] + Ka2 
- ( [Na+] – Ca) 
Curva de Titulação 
Volumetria de neutralização 
Curva de titulação para um ácido do tipo H2A 
Volumetria de neutralização 
Ex. 2: Sistema dióxido de carbono/ácido carbônico 
Volumetria de neutralização 
5. Localização do ponto final da 
titulação a partir de medidas de pH 
Titulação potenciométrica 
detecção do ponto final por método instrumental 
Titulador automático 
Volumetria de neutralização 
6. Aplicações 
 Determinação de acidez total em vinagre; 
Análise de ácido fosfórico comercial; 
Análise de carbonato de sódio 
Análise de sais amoniacais; 
Determinação de nitrogênio orgânico segundo Kjeldahl;Determinação de alcalinidade/acidez de águas naturais 
Volumetria de neutralização 
Volumetria de neutralização 
Bibliografia 
HARRIS, D.C. Análise Química Quantitativa. 7ª edição. Rio de Janeiro:Livros 
Técnicos e Científicos Ed., 2011. 
OHLWEILER, O.A.. Química Analítica Quantitativa. Vol. 2. 3ª edição. Rio de 
Janeiro:Livros Técnicos e Científicos Ed., 1982. 
SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER, F.J.. Fundamentals of Analytical 
Chemistry. 7 th Edition. Fort Worth:Saunders College Publishing., 1996. 
SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER, F.J.; CROUCH, S.R.. Fundamentos de 
Química Analítica. Tradução da 8ª edição norte-americana. São 
Paulo:Thomson Learning., 2006.