AULA 2 EQUILIBRIO QUIMICO USP QUIMICA ANALITICA

Prévia do material em texto

Equilíbrios ácido – base
Solução de H3CCOOH Solução de 
ácido 1 mol/L (em água)
SHPS 2018
Equilíbrios ácido – base
20 gotas de H3CCOOH Solução de 
ácido 1 mol/L (em água)
1 gota =  0,5 mL e 20 gotas = 1,0 mL
20 gotas de Solução de H3CCOONa 1 
mol/L
No final 2,0 ml de solução contendo 0,5 mol/L de ácido 
acético e 0,5 mol/L de acetato de sódio
SHPS 2018
 
 
( )
 
   
3 2 3 3
3 3
3
3
3
3
2
5
43
3 3
.
1,0 /
1,76 10
1,0
10
eq eq
a
eq
eq
eq
a
a
H CCOOHeq H O H O eq H CCOO eq
H O H CCOO
K
H CCOOH
H O x
H CCOO x
H CCOOH mol l x
x
K x
x
H CCOOH
Se então H CCOOH x H CCOOH
K
+ −
+ −
+
−
−
+ +
      
=
  = 
  = 
= −
= =
−
 − =
Só Ácido no tubo!
Cálculo do pH
SHPS 2018
 
3 3
3
2
3
3
3
.
1,0
4,2 10
log 2,4
eq eq
a
eq
eq
eq
H O H CCOO
K
H CCOOH
x
Ka
x
x H O x
pH H O
+ −
+ −
+
      
=

−
 = = 
 = − = 
Atividade (a)
 Concentração [ ]
SHPS 2018
Ácido Acético + Acetato de sódio no tubo!
Tem-se um Sistema Tampão - Cálculo do pH
Sistema tampão é formado quando se tem um ácido fraco 
na presença de um sal de ácido fraco ou uma base fraca na 
presença de um sal de base fraca 
A capacidade tamponante é máxima quando:
 
   
ÁcidoFraco Saldeácidofraco
ou
BaseFraca Saldebasefraca
  = 
= SHPS 2018
Podemos ter as seguintes situações:
10 10
10 10
Ácido x Sal Sal x Ácido
Base x Sal Sal x Base
ou
ou
            
              
= =
= =
Estas não são as condições ideais, mas por causa destas
duas situações é que um sistema tampão trabalha com
variação de 2 unidades de pH:
pHtampão = pKa  1 ou pHtampão = pKb  1
SHPS 2018
Como calcular o pH de uma solução tampão? Como calcular o pH na
solução contida no tubo de ensaio que contém 20 gotas de ácido 
acético 1,0 mol/l e 20 gotas de acetato de sódio 1mol/L?
  ( ) ( )
( )
  ( ) ( )
( )
3
3
1,0 1,0 /
0,5 /
2,0
1,0 1,0 /
0,5 /
2,0
H CCOOH mL x mol L
mol L
mL Volumefinal
H CCOONa mL x mol L
mol L
mL Volumefinal
=
=
=
=
Primeiro passo: calcular as concentrações de ácido e de sal!!
SHPS 2018
Segundo passo: trata-se de um tampão ácido, então vamos
escrever o equilíbrio de ionizaçãodo ácido fraco, no caso, 
o ácido acético: 
 
3 2 3 3
3 3
3
.
eq eq eq
eq eq
a
eq
H CCOOH H O H O H CCOO
H O H CCOO
K
H CCOOH
+ −
+ −
+ +
      
=
 3
3
3
3
3
.
log
eq
aeq
eq
aeq
aeq
H CCOOH
H O K
H CCOO
H O K
H O pH pK
+
−
+
+
  =    
  = 
 − = = 
Definição de pKa
pH onde existe 50% do ácido protonado
e 50% do ácido na foma desprotonada
(sal)!!!
SHPS 2018
 
 
3
3
3
.
eq
aeq
eq
H CCOOH
H O K
H CCOONa
+  = 
5
3
5
3
5
0,5 /
1,76 10 .
0,5 /
1,76 10
log1,76 10
4,75
mol L
H O x
mol L
H O x
pH x
pH
+ −
+ −
−
  = 
  = 
= −
=
SHPS 2018
Generalizando: 
 
3 2 3 3
3 3
3
.
eq eq eq
eq eq
a
eq
H CCOOH H O H O H CCOO
H O H CCOO
K
H CCOOH
+ −
+ −
+ +
      
=
 
 
3
3
3
.a
H CCOOH
H O K
H CCOONa
+  = 
3
3
3
3
3
log log log
log
a a
a
H COOH
H O pH k pK
H CCOONa
H COOH
pH pK
H CCOONa
+    
    
  
  
− = = − = −
= −
Equação de 
Handerson - Hasselbalch
SHPS 2018
Sempre que for preciso calcular o pH de uma solução 
tampão seja de um ácido fraco /sal de ácido fraco ou 
base fraca /sal de base fraca, o primeiro passo é 
calcular as concentrações de ácido ou base e do sal em
solução.
O segundo passo é escrever o equilíbrio de ionização do
ácido ou da base!!!!
O terceiro passo, é lembrar que a concentração de 
ácido (ou base) ionizado(a) depende da concentração do sal 
em Solução!!!!!
SHPS 2018
Se a concentração de sal em solução aumenta, o sal 
reage com o H3O
+ de equilíbrio para formar o ácido 
protonado!!! Se a [H3O
+] de equilíbrio diminui, o pH 
aumenta!!!!!
Se a concentração de sal em solução diminui, a 
ionização do ácido aumenta pois o efeito do íon 
comum sobre o equilíbrio diminui!!! Se a [ácido 
ionizado] no equilíbrio aumenta, o pH diminui!!!!!
3 2 3 3H CCOOHeq H O H O eq H CCOO eq
+ −+ +
Efeito do íon comum
SHPS 2018
Lembrar:
Na presença de um tampão, a [Ácido] é diferente [sal] em relação
Ao equilíbrio em água pura. Então
[H3O
+]eq  [H3CCOO
-]eq 
A condição:
[H3O
+]eq = [H3CCOO
-]eq = x, só é válida se tivermos a ionização do
ácido em água pura como no Slide 2!!!!
Em que situações podemos nos 
defrontar com essa situações?
SHPS 2018
H3CCOOH 0,1mol/L, 
25,0ml
Solução de NaOH 0,1mol/L
Indicador de pH
[Ácido] [BASE]
Tampão!!!!!
pH vai 
aumentando
SHPS 2018
H3CCOONa
Ponto estequiométrico, solução 
0,05 mol/L de H3CCOONa
3 3H CCOONa H CCOO Na
− +→ +
0,5 mol/L 0,5 mol/L
Ânion de ácido fraco
Altera o equilíbrio iônico da água
SHPS 2018
Equilíbrio de Hidrólise
14
2 3 3
3 3 3 2
2 3 3 ( )
2 . 10H O H O OH Kw H O OH
H CCOO H O H CCOOH H O
H O H CCOO H CCOOH OH TOTAL
+ − + − −
− +
− −
   + = =   
+ +
+ +
Hidrólise alcalina, pH no ponto final de nossa titulação é  7,0
Maior quanto? Como calcular?
SHPS 2018
2 3
2H O H O OH Kw
+ −
+
3 3 3 2eq eq eqH CCOO H O H CCOOH H O
− ++ + 1/Ka
3 2 3 ( )H CCOO H O H CCOOH O OTH T AL
− −+ +
0,05 mol/L - x x x
0,05 mol/L 0 0
SHPS 2018
( )
2 2
2
14
5
2
11
6 6
0,05 0,05
1
.
0,05
1 10
1,76 10
2,84 10
5,33 10 / log5,33 10 5,3
14
w
w h
a a
h
OH OH
K x
K K
K K x
x
K
x
OH x
OH x mol L pOH x
pH pOH
− −−
−
− −
− − −
      
 
 
 
 
= = =
−
= → =
=
= → = − =
+ =
pH = 14,0 - 5,3= 8,7 SHPS 2018
E a escolha do indicador?
pH de (0−8.2)
H2Ind
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fenolftale%C3%ADna
pH de (8,2−12,0)
Ind2−
+ 2H+
SHPS 2018
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fenolftale%C3%ADna
SHPS 2018
Lembrem o indicador é um ácido ou uma 
base fraca!!!Não poderia ser forte, senão 
nosso titulante seria gasto para titular o 
indicador e não nosso analito em 
solução!!!
 
 
 
2
3
3
3
.
.
log
H O
a
HInd H O Ind
H O Ind
K
HInd
HInd
H O Ka
Ind
HInd
pH pka
Ind
+ −
+ −
+
−
−
⎯⎯⎯→ +⎯⎯⎯
      =
  =    
= +
  
 
 
10
10
HInd x Ind
Ind x HInd
−
−
 =  
  = 
1pH pka= 
SHPS 2018
pKaFENOLFTALEÍNA= 9,6 
pH de viragem 8,6 10,6 
pH da solução de H3CCOONa no final de
nossa titulação no Slide 14 é igual a 8,7
20 gotas de Solução de HCl 1 mol/L
(em água)
20 gotas de Solução de NaCl 1 mol/L
H+ + Cl- Ânion de ácido forte, não há hidrólise
Na+ + Cl-
Cátion de Base forte, não há 
hidrólise