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QA_A10 - Ácido Forte Base fraca e de polipróticos

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Prof. Dra. Evania Andrade 
1 
Preparo de soluções e Titulações 
Macaé 
Novembro - 2014 
 
Prof. Dra. Evania Andrade 
2 
Base fraca 
Acido forte 
TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE COM UMA BASE FRACA 
Considere a titulação de 50 mL NH3 0,1 
M com uma solução 0,1 M de HCl. 
Calcular o pH quando adicionados 10 mL 
e no PE. 
Prof. Dra. Evania Andrade 
3 
NH3 + H2O ⇌ NH4
+ + OH- 
NH3 H2O NH4
+ OH- 
Inicial 0,1 - 0 0 
Reação - - + + 
final 0,1-X - X X 
Enquanto o ácido não é adicionado, a amônia se dissocia: 
Kb =1,81 X 10
-5 = 
𝑁𝐻4
+
[𝑂𝐻
_
]
[𝑁𝐻3
_
]
 = 
𝑋 𝑥 𝑋
[0,1 −𝑋
_
]
 
Kb =1,81 X 10
-5 = 
𝑋2
[0,1 −𝑋
_
]
 0,1  X 
𝑋2 =1,81 X 10-5 x 0,1 
X = 1,34 x 10-3 
X = 1,34 x 10-3 = [OH-] 
pOH = -log [OH-] 
pH = 11,13 
Prof. Dra. Evania Andrade 
4 
HCl + NH3 ⇌ NH4
+Cl 
Adicionados 10 mL de ácido, temos volume total de 10 mL 
+ 50 mL = 60 mL 
As espécies assumem novas concentrações: 
O excesso de amônia consome todo o ácido clorídrico adicionado. 
HCl NH3 NH4
+Cl- 
Inicial 3,33 x 10-2 8,33 x 10-2 0 
Reação - 3,33 x 10-2 - 3,33 x 10-2 + 3,33 x 10-2 
final 0 5,0 x 10-2 + 3,33 x 10-2 
Prof. Dra. Evania Andrade 
5 
A amônia remanescente se dissocia em água, liberando hidroxila. 
NH3 + H2O ⇌ NH4
+ + OH- 
NH3 H2O NH4 
Inicial 3,33 x 10-2 8,33 x 10-2 0 
Reação - 3,33 x 10-2 - 3,33 x 10-2 + 3,33 x 10-2 
final 0 5,0 x 10-2 + 3,33 x 10-2 
Prof. Dra. Evania Andrade 
6 
 Titulações em Sistemas 
Polipróticos 
Calcule as concentrações de todos os 
solutos em 0,10 M de H3PO4(aq)? 
Espécies Concentração em mol L-1 
H3PO4
 
H3O
+ 
H2PO4
- 
HPO4
2- 
OH- 
PO4
3- 
Prof. Dra. Evania Andrade 
7 
Espécies 
H3PO4 H3O
+ H2PO4
- 
Inicial 
∆M 
M  
M  
H3PO4 (aq) + H2O (l)  H3O
+ + H2PO4
- 
Ka1 = 
H3O
+ [H2PO4
− ]
[H3PO4
_
]
 
Ka1 = 
𝒙 .(𝒙)
(𝟎,𝟏𝟎 −𝒙)
 
7,6 x 10-3 = 
𝒙 .(𝒙)
(𝟎,𝟏𝟎)
 
Considerando 
x << 0,10 
X = 0,028 
Calcular x usando 
equação de 2º 
grau 
X2 + 7,6x10-3x – 7,6x10-4 = 0 
X = 2,40 x 10-2 
[H3PO4] = 0,08 M 
X = [H3O
+] = [H2PO4
-] = 2,4 x 10-2 
0,10 0 0 
-x +x +x 
0,10 - x x +x 
0,10 - 2,40 x 10-2 2,40 x 10-2 2,40 x 10-2 
Ka1 = 7,6 x 10-3 1ª Etapa: 
Prof. Dra. Evania Andrade 
8 
Espécies 
H2PO4
- H3O
+ HPO4
2- 
Inicial 
∆M 
M  
M  
H2PO4
- (aq) + H2O (l)  HPO4
2- (aq) + H3O
+(aq) 
Ka2 = 
 H3O
+ [HPO4
2−] 
[H2PO4
_
]
 
Ka2 = 
𝟐,𝟒𝟎𝒙𝟏𝟎𝟐
−
 + 𝒙 (𝒙)
(𝟐,𝟒 𝒙 𝟏𝟎𝟐
− 
𝒙)
 
X = 6,2 x 10-8 
[H2PO4
-] = 2,4 x 10-2 M 
X = 6,2 x 10-8 = [HPO4
2-] = Ka2 
0 
-x +x +x 
x 2,40 x 10-2 - x 
2,40 x 10-2 2,40 x 10-2 
Ka2 = 6,2 x 10
-8 2ª Etapa: 
2,40 x 10-2 + x 
Ka2 = 
𝟐,𝟒𝟎𝒙𝟏𝟎𝟐
− 
(𝒙)
(𝟐,𝟒 𝒙 𝟏𝟎𝟐
− 
)
 
Considerando 
x << 2,4 x 10-2 
x << 2,4 x 10-2 
2,40 x 10-2 – 6,2 x 10-8 2,40 x 10-2 + 6,2 x 10-8 6,2 x 10-8 
A segunda 
desprotonação não é 
significativa. 
Prof. Dra. Evania Andrade 
9 
Espécies 
HPO4
2- H3O
+ PO4
3- 
Inicial 
∆M 
M  
M  
HPO4
2- (aq) + H2O(l)  PO4
3- (aq) + H3O
+ (aq) 
Ka3 = 
 H3O
+ [PO4
3−] 
[HPO4
𝟐
_
]
 
Ka3 = 
𝟐,𝟒𝒙𝟏𝟎
−
𝟐 +𝒙 (𝒙)
(𝟔,𝟒 𝒙 𝟏𝟎
−
𝟖− 𝒙)
 
X = 5,4 x 10-19 
[HPO4
2-] = 6,6 x 10-8 M 
[H30
+3] = 2,4 X 10-2 
[PO4
3-] = 5,4 X 10-19 
0 
-x +x +x 
x 6,6 x 10-8 - x 
6,2 x 10-8 
Ka3 = 2,1 x 10
-13 3ª Etapa: 
Ka3 = 
𝟐,𝟒𝟎𝒙𝟏𝟎𝟐
− 
(𝒙)
(𝟔,𝟒 𝒙 𝟏𝟎
−
𝟖 )
 
Considerando 
x << 6,2 x 10-8 
X é << 6,2 x 10-8 
A 3ª desprotonação é 
muito pequena. 
2,4 x 10-2 
2,4 x 10-2 + x 
6,6 x 10-8 – 5,4 x 10-19 2,4 x 10-2 + 5,4 x 10-19 5,4 x 10-19 
Prof. Dra. Evania Andrade 
10 
Espécies Concentração em mol L-1 
H3PO4
 
H3O
+ 
H2PO4
- 
HPO4
2- 
OH- 
PO4
3- 
HPO4
2- (aq) + H2O(l)  PO4
3- (aq) + H3O
+ (aq) 
[OH-] = 
𝑲𝒘
[𝑯𝟑𝑶
+
]
 = 
𝟏,𝟎 𝒙 𝟏𝟎
−
𝟏𝟒
𝟐,𝟒 𝒙 𝟏𝟎
−
𝟐
= 𝟒, 𝟐 𝒙 𝟏𝟎
− 𝟏𝟑 mol L-1 
 
6,6 x 10-8 
0,08 
4ª Etapa: 
A 3ª desprotonação é 
muito pequena. 
[PO4
3-] = 5,4 X 10-19 
2,4 x 10-2 
4,2 x 10-13 
5,4 x 10-19 
2,4 x 10-2 
Prof. Dra. Evania Andrade 
11 
Quando se titula um ácido poliprótico surgem as seguintes 
perguntas: 
 
1. Será possível titular apenas um, ou os dois átomos de 
hidrogênio substituíveis? 
 
2. No caso de ser possível titular ambos os átomos de 
hidrogênio substituíveis por molécula, será possível titulá-
los separadamente? 
 
3. Em cada caso, que indicador deverá ser empregado? 
Prof. Dra. Evania Andrade 
12 
é um ponto teórico 
• Não podemos determinar o ponto de equivalência de uma titulação 
experimentalmente. 
• Podemos apenas estimar sua posição pela observação de algumas 
variações físicas associadas com a condição de equivalência. 
• Essa alteração é chamada ponto final da titulação. 
• Todo esforço é feito para se assegurar que qualquer diferença de 
massa ou volume entre o ponto de equivalência e o ponto final seja 
pequena. 
• Essas diferenças existem como resultado da inadequação das 
alterações físicas e da nossa habilidade em observá-las. 
Erro de titulação A diferença no volume ou massa entre o ponto de 
equivalência e o ponto final. 
é um ponto experimental 
Prof. Dra. Evania Andrade 
13 
• Os indicadores são frequentemente 
adicionados à solução de analito para 
produzir uma alteração física visível (o 
ponto final) próximo ao ponto de 
equivalência. 
• As grandes alterações na concentração 
relativa ao analito ou ao titulante ocorrem 
na região do ponto de equivalência. 
• Essas alterações nas concentrações causam 
uma alteração na aparência do indicador. 
As alterações típicas do indicador : 
- o aparecimento ou desaparecimento de uma cor, 
- uma alteração na cor ou aparecimento e desaparecimento de turbidez. 
• O número de mols do indicador deve ser desprezível em relação ao 
número de mols do analito. Adição de algumas gotas!!! 
Escolhe-se um indicador cuja a faixa de transição se sobrepunha, o mais 
próximo possível, ao intervalo onde se verifica a região de maior inflexão da 
curva de titulação. 
Prof. Dra. Evania Andrade 
14 
Estrutura química ácida e básica da fenolftaleína. 
Indicadores: É um ácido ou uma base cujas diferentes 
formas protonadas apresentam cores 
diferentes. 
pH  8,0 
Prof. Dra. Evania Andrade 
15 
Azul de bromotimol 
Prof. Dra. Evania Andrade 
16 
Tabela de indicares 
Prof. Dra. Evania Andrade 
17 
O H3PO4 em solução aquosa, sofre as três reações de 
dissociação seguintes: 
Para esse ácido, como para outros ácidos polipróticos Ka1 > Ka2 > Ka3. 
 4,67 
9,45 
11,85 
Prof. Dra. Evania Andrade 
18 
Estas perguntas podem ser respondidas mediante observação das curvas 
de titulação destes ácidos. 
Titulação potenciométrica de neutralização do H3PO4 com 
NaOH. 
Curva normal de titulação potenciométrica de 
neutralização do H3PO4 
Prof. Dra. Evania Andrade 
19 
Considere a titulação de 25 mL de uma 
solução de H3PO4 4,1 x 10
-2 mol/L com 
solução padrão de NaOH 0,100 mol/L. 
Determine o pH para a primeira, segunda e 
terceira desprotonação. Indique qual ou 
quais indicadores devem ser utilizados em 
cada etapa. 
Prof. Dra. Evania Andrade 
20 
Titulação de neutralização do H3PO4 com NaOH. 
H3PO4 
NaOH 
M = 0,1 
V = 
M = 4,1 X 10-2 
V = 25 mL 
1º Hidrogênio ionizável 
Ka1 = 
[NaH2PO4]
[H3PO4]
 
H3PO4 (aq) + NaOH (aq)  NaH2PO4 + H2O(aq) 
Ka1 = 7,6 x 10-3 
n = 8,15 x 10-4 
n = 1,025 x 10-3 
[H3PO4] = 
𝟏,𝟎𝟐𝟓 𝒙𝟏𝟎
−
𝟑−𝟖,𝟏𝟓 𝒙 𝟏𝟎
−
𝟒
𝟎,𝟎𝟑𝟑 𝑳
 = 6,36 x 10-3 M 
7,6 X 10-3 = 
𝑿
[H3PO4]
 
Espécies 
H3PO4 H3O
+ H2PO4
- 
Inicial 
∆M 
M  
M  
6,36 x 10-3 0 0 
-x +x +x 
6,36 x 10-3 - X x x 
 6,36 x 10-3 – 4,8 x 10-5 4,8 x 10
-5 
 7,6 x 10-3 = 
[X]
[6,36 x 10−3 − X]
 
 X = 4,8 X 10-5 
 4,8 x 10-5 
 pH = 4,32 
8,15 mL 
Prof. Dra. Evania Andrade 
21 
Prof. Dra. Evania Andrade 
22 
Titulação de neutralização do H3PO4 com NaOH. 
H3PO4 
NaOH 
M = 0,1 
V = 16,4 mL 
M = 4,1 x 10-2 
V = 25 mL 
2º Hidrogênio ionizável 
Ka2 = 
[Na2HPO4]
[H3PO4]
 
H3PO4 (aq) + 2NaOH (aq)  Na2HPO4 + H2O (aq) 
Ka2 = 6,2 x 10
-8 
n = 1,64 x 10-3 
n = 1,025 x 10-3 
[H3PO4] = 
𝟏,𝟔 𝒙 𝟏𝟎
−
𝟑 −𝟏,𝟎𝟐𝟓 𝒙𝟏𝟎
−
𝟑
𝟎,𝟎𝟒𝟏𝟒 𝑳
 = 1,48 x 10-2 M/2= 7,42 x10-3 
 6,2 x 10-8 = 
[X]
[7,42 x 10−3 ]
 
 X = 4,26 x10-10 
[Na2HPO4] = [H30
+] = 4,25 x 10-10 
 
pH = 9,37 
Prof. Dra. Evania Andrade 
23 
Prof. Dra. Evania Andrade 
24 
Fonte: Daniel C. Harris, 8ª Ed. Editora LCT, pagina 234. 
Prof. Dra. Evania Andrade 
25 
Espécies 
B BH+ OH- 
Inicial 
∆M 
M  
0 
-x +x +x 
x 0,100 - x 
0,100 
x 
0 
Prof. Dra. Evania Andrade 
26 
Fração do caminho A até o ponto C 
[𝐵]
[𝐵𝐻
+
]
 
10 – 1.5 = 8,5 
pKa = pKw - pKb 
pKa = 14 – 9,00 
pKa = 10,00 
Prof. Dra. Evania Andrade 
27 
Onde K1 e K2 são as constantes de dissociação ácida do BH2
2+. 
Prof. Dra. Evania Andrade 
28 
[𝐵]
[𝐵𝐻
+
]
 = 
20,0 −17,2
17,2 − 10
 = 
2,8
7,2
 
 
Prof. Dra. Evania Andrade 
29 
pKb2 = -log Kb2 
Kb2 = 1,0 x 10
-9 
l 
Prof. Dra. Evania Andrade 
30 
Prof. Dra. Evania Andrade 
31 
Titulações por Precipitação 
Prof. Dra. Evania Andrade 
32 
- KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. M.; WEAVER, G. C. QUÍMICA GERAL E REAÇÕES QUÍMICAS 
VOL. Tradução da 6ª edição norte-americana SÂO PAULO: Cengage Learning, 2010. 
 - BROWN, T. L.; JUNIOR, H. E. l.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química a Ciência 
Central 9 ed São Paulo: Pearson, 2011. 
- ATKINS P. JONES L. Princípios de Química-Questionando a Vida Moderna e o Meio 
Ambiente 3 ed. Porto Alegre: BOOKMAN, 2006. 
 
BIBLIOGRAFIAS

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