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IC 610 – Química Analítica II - LISTA DE EXERCÍCIOS No. 4 (Prof. Cristina Maria Barra) – 2012-I Página 30 EQUILÍBRIO EM MISTURAS ÁCIDO-BASE (1) Utilizando a planilha EXCELL disponibilizada no quiosque, fazer o diagrama LogCxpH para os sistemas ácido-base abaixo. Após, retirar de cada diagrama, na interseção de interesse, a concentração de todas as espécies em equilíbrio e o pH das seguintes soluções. Checar se o pH lido no diagramas satisfazem a equação geral e exata de ácidos dentro de um erro relativo de 10%. (a) HAc 0,0053 mol/L, Ka= 1,75x10-5. R: [HAc]=0,0053mol/L; [H3O+]=[Ac-]=2,96x10-4 mol/L; [-OH]=3,38x10-11mol/L; pH=3,53. (b) HAc 0,40 mol/L. R: [HAc]=0,40 mol/L; [H3O+]=[Ac-]=2,64x10-3 mol/L; [-OH]=3,79x10-12mol/L; pH=2,58. (c ) HCN 0,1 mol/L, Ka= 4,8x10-10. R: [HCN]=0,1 mol/L; [H3O+]=[CN-]=6,9x10-6mol/L; [-OH]=1,45x10-9mol/L; pH=5,16. (d) HF 1,0x10-6 mol/L, Ka= 6,75x10-4. R: [HF]=1,48x10-9 mol/L; [H3O+]=[F-]=1,0x10-6 mol/L; [-OH]=1,0x10-8mol/L; pH=6,0. (e) HAc 1,0x10-6 mol/L. R: [HAc]=5,2x10-8mol/L; [H3O+]=9,6x10-7mol/L; [Ac-]=9,5x10-7mol/L; [-OH]=1,04x10-8 mol/L; pH=6,02. (f) NH30,01 mol/L, dado Kb=1,78x10-5 -10,0 -9,0 -8,0 -7,0 -6,0 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Lo g C pH (f) Resolução: pKb=4,75pKa=9,25 Linhas: Verde: H3O+; roxa: -OH; Vermelha: NH4+; Azul: NH3 - Resolução gráfica: A equação do balanço de cargas (3) é que tem que ser satisfeita. (3) [H3O+]+[NH4+]=[-OH]. Pela análise de predominância, seguindo a linha de [-OH], pode-se ver que ela encontra a linha de [NH4+] antes da linha de [H3O+]. Então, a interseção vermelho=roxa entre [NH4+] e [-OH ] é a resposta gráfica. Nesse ponto traçar uma perpendicular. Onde essa perpendicular corta cada linha, fazer a leitura. pH=10,6 Log[-OH]=Log[NH4+]=-3,4 [NH4+]=[-OH]=4,0x10-4mol/L Log[NH3]=-2,0 [NH3]=1,0x10-2 mol/L Log[H3O+]<-10 [H3O+]<10-10mol/L - Checando na equação geral: C=(4,0x10-4)2/1,78x10-5+4,0x10-4+1,0x10-14/4,0x10-4+1,0x10-14/1,78x10-5 C=0,0090+4,0x10-4=0,0094mol/L (ER=6%) IC 610 – Química Analítica II - LISTA DE EXERCÍCIOS No. 4 (Prof. Cristina Maria Barra) – 2012-I Página 31 - Resolução numérica: (1) [NH4+][-OH]=1,78x10-5[NH3] (2) [H3O+]+[-OH]=1,00x10-14 (3) [H3O+]+[NH4+]=[HO-] (4) [NH4+]+[NH3]=1,0x10-2 - Primeira aproximação: Solução é básica, desprezar [H3O+] em (3): (3a) [NH4+]=[-OH] - Segunda aproximação, base pouco dissociada, desprezar [NH4+] em (4): (4a) [NH3]=1,0x10-2 mol/L Que substituindo em (1): [NH4+]x[-OH]=1,78x10-5[NH3] [-OH]x[-OH]=1,78x10-5x1,0x10-2=[-OH]2 [-OH]=4,2x10-4 mol/L De (2): [H3O+]=2,4x10-11mol/L De (3): [NH4+]=4,2x10-4mol/L - Checando na equação geral: C=(4,2x10-4)2/1,78x10-5+4,2x10-4+1,0x10-14/4,0x10-4+1,0x10-14/1,78x10-5 C=0,0099mol/L (ER=1%) (2) Utilizando como base as características dos diagramas Log C x pH (Figura 13 – aula 06) em concentração 0,01 mol L-1, faça uma análise do efeito da diluição nos cálculos de pH (resolução numérica). Tomar como exemplo para a discussão, 0,001mol L-1, 0,0001mol L-1 e 0,0000001mol L-1. Observação: Quando as soluções são diluídas, as relações entre as concentrações variam e estas interpretações podem ser diferentes. Checar na equação geral, e quando o erro for maior que 10%, equacionar o método matemático para resolver o problema. (3) O diagrama abaixo foi construído para um diácido (H2A) cujos valores de pka1=1,25 e pKa2=4,28. -10,0 -9,0 -8,0 -7,0 -6,0 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 lL o g C pH (a) Assinalar no diagrama acima as espécies representadas em cada linha. Retirar a linha base que representa a concentração analítica desse sistema ácido-base. (b) Calcule todas o pH e as concentrações das espécies em equilíbrio numa solução aquosa do sal Na2A na concentração expressa pelo diagrama. (c) Calcular o pH de uma solução aquosa de H2A na concentração expressa pelo diagrama. Checar na equação geral se o valor é aceitável dentro de erro relativo de 10%. Em função IC 610 – Química Analítica II - LISTA DE EXERCÍCIOS No. 4 (Prof. Cristina Maria Barra) – 2012-I Página 32 do diagrama, que aproximações devem ser feitas no método matemático para resolver numericamente este problema. (d) Calcular o pH do hidrogenossal representado nesse diagrama. Checar o resultado utilizando a equação geral para hidrogenossais. (4) O diagrama abaixo foi construído para ácido fosfórico. (a) Assinalar no diagrama as espécies ácido-base representadas em cada linha. Retirar do diagrama a linha base que representa a concentração analítica do diagrama ácido-base. (b) Retirar do diagrama todas as concentrações das espécies em uma solução aquosa do sal Na3PO4 na concentração expressa pelo diagrama. Qual é o pH dessa solução? A [-OH] satisfaz a equação geral para bases dentro de um erro relativo de 10%? (c) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de H3PO4 na concentração expressa pelo diagrama. A [H3O+] satisfaz a equação geral para ácidos dentro de um erro relativo de 10%? (d) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de NaH2PO4 na concentração expressa pelo diagrama. A [H3O+] satisfaz a equação geral para hidrogenossais dentro de um erro relativo de 10%? (e) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de Na2HPO4 na concentração expressa pelo diagrama. A [H3O+] satisfaz a equação geral para hidrogenossais dentro de um erro relativo de 10%? Observação: Como base de estudo comparar os resultados obtidos com os da aula 05 (método matemático). -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Lo g C pH (6) O diagrama abaixo foi construído para o gás carbônico. Retirar do diagrama a concentração analítica (linha de base) e os pKs. Indicar a linha de cada espécie desse diácido. Destacar cada interseção de importância, indicando o que cada interseção representa. IC 610 – Química Analítica II - LISTA DE EXERCÍCIOS No. 4 (Prof. Cristina Maria Barra) – 2012-I Página 33 (a) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de Na2CO3 na concentração expressa pelo diagrama. A [-OH] satisfaz a equação geral para bases dentro de um erro relativo de 10%? (b) Retirar do diagrama o pH de uma solução aquosa de NaHCO3 na concentração expressa pelo diagrama. A [H3O+] satisfaz a equação geral para hidrogenossais dentro de um erro relativo de 10%? -10,0 -9,0 -8,0 -7,0 -6,0 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Lo g C pH
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