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Curso de Tecnologia em Processos Químicos Análise Quantitativa Prof. Eduardo Louzada 1 VOLUMETRIA ÁCIDO-BASE Faculdade de Tecnologia SENAI Roberto Mange Curso de Tecnologia em Processos Químicos EDUARDO SANTOS LOUZADA Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Curso de Tecnologia em Processos Químicos Análise Quantitativa Prof. Eduardo Louzada 2 Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Curso de Tecnologia em Processos Químicos Análise Quantitativa Prof. Eduardo Louzada 3 Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volume de ácido forte Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base •Com ácidos ou bases fracas, nós teremos dissociações parciais; •Ocorrendo a formação de tampões Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Curso de Tecnologia em Processos Químicos Análise Quantitativa Prof. Eduardo Louzada 4 Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base H3PO4 º H2PO4- º HPO42- º PO43- NaOHNaOH Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Curso de Tecnologia em Processos Químicos Análise Quantitativa Prof. Eduardo Louzada 5 Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Volumetria Ácido-Base Observam-se os quatro sistemas titrimétricos, aqui representados por gráficos das reações mais importantes: ácidos fortes x bases fortes ácidos fracos x bases fracas bases fracas x ácidos fortes ácidos fracos x bases fortes O motivo para o uso destes gráficos advém na capacidade dos íons (exceto H+ e OH-) presentes em ácidos e bases fracos de manterem reações de equilíbrio com a água do meio, gerando alcalinidade ou acidez onde o pH do sistema deveria ser 7,0. TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE Ø Nesta situação têm-se as melhores condições de titulação pois todo o ácido é neutralizado em pH 7, portanto, basta escolher um indicador cujo intervalo de pH para a completa viragem de cor seja o mais próximo (e estreito) possível ao redor de 7. Ø Para exemplo, será considerada a alcalimetria de uma solução de ácido clorídrico 0,1M por uma solução de hidróxido de sódio 0,1M. Ø Situação 1, antes da adição de base: Antes do início da adição da base, temos apenas ácido ionizado e água (muito fracamente ionizada) no erlenmeyer: TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE Ø Os seguintes equilíbrios existem: equilíbrios constantes HCl H+ + Cl- Ka >> 1 H2O H+ + OH- Kw = 1,00.10-14 Ø A concentração analítica, será a quantidade total de ácido ionizada: CHCl = [HCl] Ø Mas, como a constante de ionização do ácido é muito maior que a constante da água (Kw), estes íons [H+] vindos da água serão desconsiderados. [H+] = CHCl = 0,1M pH = - log [H+] = -log [0,1] = 1,00 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Curso de Tecnologia em Processos Químicos Análise Quantitativa Prof. Eduardo Louzada 6 Situação 2, entre o início da titulação e o ponto de equivalência ( 25mL de base adicionada) : Ø Nesta situação tem-se uma solução contendo excesso de ácido e o sal formado na reação. Ø O problema então se resume em calcular a concentração de HCl da solução resultante, uma vez que o NaCl não tem efeito sobre o pH do meio, com isso o cálculo do pH é feito pela equação: TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE [H+] = Ca-Cb Vt [H+] = Va.Ma - Vb.Mb Va+Vb pH = - log [H+] onde; C=concentração; M=concentração em Molaridade; a=ácido; b=base; V=volume Para o caso em questão, obtém-se [H+] = (50,0 x 0,1) - (25,0 x 0,1) = 2,50 = 3,33 x 10-2 M 50,0 + 25,0 75,0 pH = 1,48 TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE Situação 3, o ponto de equivalência ( 50,0mL de base adicionada): O cálculo é simples e considera simplesmente as quantidades totais de cada reagente. Frisamos que aqui o pH deve ser neutro (pH=7). Va.Ma=Vb.Mb [ H+] = [ OH-] [H+] [OH-] = 1,00 x 10-14 Tem-se: [H+]2 = 1,00 x 10-14 [H+] = 1,00 x 10-7 pH = 7,00 TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE Situação 4, entre o ponto de equivalência, e o final da reação ( 75,0mL da base adicionada): Ø Nesta situação o pOH irá aumentar rapidamente pois, todo ácido foi consumido no ponto de equivalência, e agora existe apenas sal, decorrente da neutralização e hidroxilas provindas exclusivamente da base adicionada em excesso (observe que Kw é muito menor que Kb, por isto é desconsiderada a contribuição de íons OH- da ionização da água.): [OH-] = Cb - Ca Vt [OH-] = Vb.Mb - Va.Ma Va+Vb pOH = - log [OH-] TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE Para o caso em questão, obtém-se: [OH-] = (75,0 x 0,1) - (50,0 x 0,1) = 2,50 = 2,00 x 10-2 M 75,0 + 50,0 125,0 pOH = 1,70 pH = 14,00 – 1,70 = 12,30 [OH-] = Volume da base em excesso x conc.Base Vt [OH-] = 25,0 x 0,1 = 2,00 x 10-2 M 125,0 pOH = 1,70 pH = 14,00 – 1,70 = 12,30 TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE Ácido forte x Base Forte Curva de titulação de 50mL de ácido cloridrico 0,1M com NaOH 0,1M. Observe a grande inclinação que o gráfico toma nas proximidades do ponto de equivalência (no gráfico, 50mL de NaOH), onde uma pequena quantidade de NaOH em excesso gerará um grande acréssimo no valor do pH , por isto, o indicador deverá apresentar um pequeno intervalo de viragem. TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Curso de Tecnologia em Processos Químicos Análise Quantitativa Prof. Eduardo Louzada 7 TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE POR UMA BASE FORTE RESUMO: Será utilizado como exemplo o clássico sistema alcalimétrico ácido acético (CH3COOH) sendo titulado por hidróxido de sódio (NaOH). O mesmo raciocícnio poderá ser aplicado a qualquer sistema semelhante. Aqui temos a seguinte situação: No erlenmeyer temos uma solução de um ácido fraco e a própria água, os seguintes equilíbrios coexistem: HAc H+ + Ac- Ka = 1,8.10-5 H2O H+ + OH- Kw = 1,0.10-14 TITULAÇÃO DE UMÁCIDO FRACO POR UMA BASE FORTE Ø Observe que agora a água será um interferente a ser considerado, pois juntamente com o íon acetato (e com todos os ânions de ácidos fracos) irá gerar a seguinte reação de equilíbrio secundária: TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FRACO POR UMA BASE FORTE Ácido fraco x Base Forte Curva de titulação de 50mL de ácido acético 0,1M com NaOH 0,1M. TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FRACO POR UMA BASE FORTE TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FRACO POR UMA BASE FORTE TITULAÇÃO DE UM BASE FRACA POR UMA ÁCIDO FORTE Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Curso de Tecnologia em Processos Químicos Análise Quantitativa Prof. Eduardo Louzada 8 TITULAÇÃO DE UM BASE FRACA POR UMA ÁCIDO FORTE Base fraca x Ácido Forte Curva de titulação de 50mL de uma solução 0,1N de NH3 com HCl 0,1N TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FRACO POR UMA BASE FORTE ATIVIDADE p Variação do pH durante a titulação de 50,0mL de HCl 0,1M com NAOH 0,1M. p Fazer os cálculos e completar a tabela p Fazer o gráfico VNaOH(mL) pH 0 10,0 25,0 45,0 49,0 49,5 49,9 50,0 50,1 50,5 51,0 55,0 75,0 100,0 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
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