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1 QUÍMICA ANALÍTICA APLICADA - QUI 0111 Profa. Nedja Suely Fernandes 2014.1 Natal/RN CONSTRUINDO UMA CURVA DE TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE E UMA BASE FORTE Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 2 CONSTRUÇÃO DAS CURVAS DE TITULAÇÃO As curvas de titulação, no caso das reações de neutralização, são obtidas tomando-se os valores de pH da solução em função do volume do titulante ou da fração titulada. Nestes cálculos admite-se que a reação entre o ácido e a base é completa e considera-se a solução resultante como uma mistura do ácido ou da base em excesso e de um sal formado. 2 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 3 TITULAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO DE NaOH e HCl TITULANTE TITULADO Solução de NaOH 0,100 mol/L Solução de HCl 0,100 mol/L INDICADOR Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 4 CONSTRUÇÃO DAS CURVAS DE TITULAÇÃO Calcular o pH antes da adição de NaOH Calcular o pH antes do ponto de equivalência Calcular o pH no ponto de equivalência Calcular o pH após o ponto de equivalência 3 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 5 TITULAÇÃO ÁCIDO FORTE-BASE FORTE • Considere a adição de uma base forte (por exemplo, NaOH) a uma solução de um ácido forte (por exemplo, HCl). – Antes de qualquer base ser adicionada, o pH é dado pela solução do ácido forte. Portanto, o pH < 7. – Quando a base é adicionada, antes do ponto de equivalência, o pH é dado pela quantidade de ácido forte em excesso. Portanto, pH < 7. Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 6 No ponto de equivalência, a quantidade de base adicionada é estequiometricamente equivalente à quantidade de ácido originalmente presente. Portanto, o pH é determinado pela ionização da água. Portanto, pH = 7 a 25 oC. • Sabemos que o pH no ponto de equivalência é 7,00. • Para detectar o ponto equivalência, usamos um indicador que muda de cor quando próximo a 7,00. TITULAÇÃO ÁCIDO FORTE-BASE FORTE 4 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 7 • O ponto de equivalência em uma titulação é o ponto no qual o ácido e a base estão presentes em quantidades estequiométricas. • O ponto final em uma titulação é o ponto observado. • A diferença entre o ponto de equivalência e o ponto final é chamada de erro de titulação. • Inicialmente, o ácido forte está em excesso, logo o pH < 7. TITULAÇÃO ÁCIDO FORTE-BASE FORTE Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 8 • À medida que a base é adicionada, o pH aumenta, mas ainda é menor que 7 devido o excesso de ácido. • No ponto de equivalência, o pH é dado pela solução do sal (neste caso, o pH = 7) devido a ionização da água. • Após o ponto de equivalência, o pH é dado pela base forte em excesso, logo, o pH > 7. TITULAÇÃO ÁCIDO FORTE-BASE FORTE 5 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 9 Considere-se a titulação de 50,0 mL de solução de HCl 0,100 mol/L com uma solução de NaOH 0,100 mol/L. V NaOH (mL) pH V NaOH (mL) pH 0 1,0 50,1 10,0 10 1,2 50,5 10,7 20 1,4 51 11,0 25 1,5 52 11,3 30 1,6 55 11,7 40 2,0 60 12,0 45 2,3 70 12,2 48 2,7 75 12,3 49 3,0 80 12,4 49,5 3,3 90 12,5 49,9 4,0 100 12,5 50,0 7,0 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 10 CURVA DE TITULAÇÃO (ÁCIDO FORTE/BASE FORTE) 6 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 11 HClC ]O[H3 a) Antes da titulação ser iniciada (Vb = 0 mL) mol/L 0,100 C HCl mol/L 0,100 ]O[H3 0,100 log - pH 1,00 pH Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 12 b) Após a adição de 25,0 mL de NaOH (Vb = 25 mL) V HCln C * HCl nNaOH - nHCl HCln* HCl nHCl - nNaOH C V n* = número de mols de HCl que restou sem reagir V = volume total da solução 7 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 13 HCl VaMa - VbMb C Va + Vb nHCl = VaMa nNaOH = VbMb V = Va + Vb HClC ]O[H3 Considerando 3 VaMa - VbMb [H O ] Va + Vb Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 14 2 3[H O ] 3,33 x 10 mol/L 3 3 3 (50,0 x 0,100 - 25,0 x 0,100) x 10 [H O ] (50,0 + 25,0) x 10 pH 1,48 8 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 15 c) Após a adição de 50,0 mL de NaOH (Vb = 50 mL) VaMa VbMb PONTO DE EQUIVALÊNCIA nNaOH nHCl NaCl Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 16 250,0 x 0,100[Na ] [Cl ] = = 5,00 x 10 mol/L 100,0 3[H O ] = [OH ] PONTO DE EQUIVALÊNCIA IONIZAÇÃO DA ÁGUA 9 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 17 14 3[H O ] x [OH ] = 1,0 x 10 2 14 3[H O ] = 1,0 x 10 7 3[H O ] = 1,0 x 10 mol/L pH 7,00 a 25 oC Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 18 d) Após a adição de 75,0 mL de NaOH (Vb = 75 mL) * NaOH n NaOH C V NaOH[OH ] C n* = número de mols de NaOH que restou sem reagir V = volume total da solução *n NaOH nNaOH - nHCl 10 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 19 NaOH nNaOH - nHCl C V NaOH VbMb - VaMa C Va + Vb VbMb - VaMa [OH ] Va + Vb Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 20 NaOH nNaOH - nHCl C V NaOH VbMb - VaMa C Va + Vb VbMb - VaMa [OH ] Va + Vb 11 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 21 2[OH ] 2,00 x 10 mol/L 3 3 (75,0 x 0,100 - 50,0 x 0,100) x 10 [OH ] (75,0 + 50,0) x 10 pOH 1,70 pH 12,30 Profa. Nedja Fernandes IQ/UFRN 22 DEVER DE CASA UTILIZANDO O EXCEL, CONSTRUA A CURVA DE TITULAÇÃO (ÁCIDO FORTE-BASE FORTE) A PARTIR DOS DADOS DA TABELA.