AULA VOLUMETRIA NEUTRALIZAÇÃO 2 - 03-11-2020

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VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO – 03-11-2020
Tipos de titulações envolvendo a volumetria de neutralização:
1. Titulação de ácido forte com base forte
2. Titulação de ácido fraco com base forte
3. Titulação de base fraca com ácido forte
4. Titulação de base fraca com ácido fraco
5. Titulação de ácidos polipróticos com base forte
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TITULAÇÃO DE ÁCIDO FRACO COM BASE FORTE
Vamos imaginar a titulação de 50,00 mL de ácido acético 0,1 mol/L com NaOH 0,1 mol/L.
Lembrando que o ácido acético (HAc) é um ácido fraco, ou seja, possui Ka = 1,8.10-5 .
a) pH antes de começar a titulação – Nesse caso temos apenas o HAc no erlenmeyer, então
é só calcularmos o pH de uma solução de um ácido fraco.
[H+] = (Ka.CHAc)
1/2 logo, [H+] = (1,8.10-5. 0,1)1/2 , [H+] = 1,34.10-3mol/L, logo o pH será 2,87
b) Antes de atingir o ponto de equivalência: Nessa região, temos que o volume de NaOH
escoado da bureta será (50,00 mL > VNaOH > 0,00 mL). Ocorre a reação entre o Hac e o NaOH
formando NaAc e H2O. Como ainda não foi atingido o ponto de equivalência (neutralização total do
ácido), então ainda teremos no erlenmeyer, NaAc, H2O e HAc que ainda não foi neutralizado.
E como calcular o pH nessa região? Simples, temos nessa região o ácido fraco e seu sal
derivado da reação entre esse ácido e uma base forte, logo temos uma solução tampão.
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TITULAÇÃO DE ÁCIDO FRACO COM BASE FORTE
O pH da solução contida no erlenmeyer (solução tampão) é dado pela equação de
Henderson-Hasselbach.
pH = pKa + log ([NaAc]/[HAc]), logo basta encontrarmos a concentração de NaAc formado
pela adição do NaOH e a concentração do HAc que ficou no erlenmeyer sem neutralizar.
Por exemplo, imaginemos que o volume de NaOH escoado a partir da bureta seja 25,00 mL,
então de acordo com a reação temos que o número de mmols total do ácido acético será 5,0 mmol e
o número de mmol de NaOH adicionado será 2,5 mmol, formando 2,5 mmol do sal e restando 2,5
mmol de HAc sem ser neutralizado, assim, basta substituir na expressão de Handerson-Hasselbalch e
encontrar o pH.
Assim, pH = -log Ka + log 2,5/2,5, logo pH = pKa, logo o pH = -log 1,8.10-5 = 4,74
Encontre o pH quando o volume de base escoado da bureta for 35,00 mL?
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TITULAÇÃO DE ÁCIDO FRACO COM BASE FORTE
Exercício: Encontre o pH quando o volume de NaOH escoado pela bureta for 40,00 mL.
c) pH no ponto de equivalência: No ponto de equivalência, temos no erlenmeyer somente sal e
água, ou seja, todo o ácido foi neutralizado. O sal é o NaAc (acetato de sódio). Nesse caso, haverá hidrólise
e o pH não será igual a 7,0. Isso porque esse sal é derivado da reação entre um ácido fraco e uma base
forte. Dessa forma, encontramos logo o pOH visto que a expressão direta nos fornece a [OH-].
[OH-] = {(Kw/Ka).[NaAC]}1/2 , assim, [OH-] = {(1,0.10-14/1,8.10-5).(nºmmol NaAc/Vtotal)}
1/2
Logo, , [OH-] = {(1,0.10-14/1,8.10-5).(5,0/100,00)}1/2 = {5,55.10-10 . 0,05}1/2 = (2,78.10-11)1/2
[OH-] = 5,27.10-6 mol/L, logo o pOH = 5,28, assim o pH = 14,00 – pOH = 8,72
NaAc Na+ + Ac- HAc
H2O H
+ + OH-
d) pH após o ponto de equivalência: Após o ponto de equivalência, teremos o excesso da base
adicionado da bureta, além de íons hidroxila já existentes no erlenmeyer pela hidrólise do NaAc. Para
exemplificar, vamos imaginar que iremos adicionar uma gota de base além do necessário para atingir o
ponto de equivalência. Assim, o volume de base em excesso será 0,05 mL. Para encontrar o pH basta
sabermos qual será a concentração da base em excesso no erlenmeyer, pois por se tratar de uma base
forte, sua concentração será a concentração de OH- e assim podemos encontrar o pOH e o pH.
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TITULAÇÃO DE ÁCIDO FRACO COM BASE FORTE
Para encontrarmos a concentração da base no erlenmeyer podemos aplicar M1V1 = M2V2,
onde M1= 0,1 mol/L; V1= 0,05 mL; M2= ? e V2=100,05 mL , logo M2= 4,99.10
-5mol/L
logo a [OH-] = 4,99.10-5 mol/L, mas como já tínhamos no ponto de equivalência [OH-] = 5,27.10-6
mol/L, então a [OH-]total = 4,99.10
-5 + 5,27.10-6 = 5,52. 10-5 . Assim, o pOH = 4,26 e o pH = 14 – 4,26 =
9,74
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TITULAÇÃO DE ÁCIDO FRACO COM BASE FORTE
ERRO DE TITULAÇÃO
Encontre o erro de titulação para essa titulação, utilizando:
a) Fenolftaleína – pH da faixa de transição: 8-10
b) Vermelho de metila – pH da faixa de transição: 3-5
Resp. a) [OH-] = 1.10-5 mol/L pH = 9,0 [OH] que veio do excesso de NaOH = 1.10-5 - 5,27.10-6 =
4,73.10-6mol/L m1v1 = m2v2 0,1.V1 = 4,73.10-6 (100+V1) = 0,09999527 V1 = 4,73.10-4
V1 = 0,005 mL de NaOH da bureta. Et = (VTPV-VTPE)/VTPE = (50,005-50,000)/50,000 = 0,005/50,000
0,0001 .100 = 0,01% = Et
Resp. b ) 4 = 4,74 + log [sal]/[ácido] 4 = 4,74 + log (0,1.Vb)/(5-0,1Vb)
log (0,1Vb)/(5 – 0,1Vb) = -0,74 (0,1Vb)/(5 – 0,1Vb) = 10-0,74
0,1Vb = 0,182 (5 -0,1Vb) (0,1 + 0,0182)Vb = 0,91 Vb = 0,91/0,1182 Vb = 7,70 mL
Et = (7,70-50,00)/50,00 = - 0,846 Et = - 84,6 %
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TITULAÇÃO DE BASE FRACA COM ÁCIDO FORTE
Vamos imaginar a titulação de 50,00 mL de NH4OH 0,1 mol/L com HCl 0,1 mol/L. Lembrando que o
Hidróxido de amônio (NH4OH) é uma base fraca, ou seja, possui Kb = 1,75.10
-5 .
a) pH antes de começar a titulação – Nesse caso temos apenas o NH4OH no erlenmeyer,
então é só calcularmos o pH de uma solução de uma base fraca.
[OH-] = (Kb.Cbase)
1/2 logo, [OH-] = (1,75.10-5. 0,1)1/2 , [OH-] = 1,32.10-3 mol/L, logo o pOH será 2,88 e o
pH 11,12
b) Antes de atingir o ponto de equivalência: Nessa região, temos que o volume de HCl
escoado da bureta será (50,00 mL > VHCl > 0,00 mL). Ocorre a reação entre o HCl e o NH4OH
formando NH4Cl (cloreto de amônio) e H2O. Como ainda não foi atingido o ponto de equivalência
(neutralização total da base), então teremos no erlenmeyer, NH4Cl, H2O e NH4OH que ainda não foi
neutralizado.
E como calcular o pH nessa região? Simples, temos nessa região a base fraca que ainda não
foi neutralizada e seu sal derivado da reação entre essa base fraca e um ácido forte, logo temos uma
solução tampão.
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TITULAÇÃO DE BASE FRACA COM ÁCIDO FORTE
O pH da solução contida no erlenmeyer (solução tampão) é dado pela equação de Henderson-
Hasselbach.
pOH = pKb + log ([NH4Cl]/[NH4OH]), logo basta encontrarmos a concentração de NH4Cl formado
pela adição do HCl da bureta e a concentração do NH4OH que ficou no erlenmeyer sem neutralizar.
Por exemplo, imaginemos que o volume de HCl escoado a partir da bureta seja 25,00 mL, então
de acordo com a reação, temos que o número de mols total de NH4OH será 5,0 mmol e o número de mmol
de HCl adicionado será 2,5 mmol, formando 2,5 mmol do sal e restando 2,5 mmol de NH4OH sem ser
neutralizado, assim, basta substituir na expressão de Handerson-Hasselbalch e encontrar o pH.
Assim, pOH = -log Kb + log 2,5/2,5, logo pH = pKb, logo o pOH = -log 1,75.10-5 = 4,76, logo o pH será 9,24
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TITULAÇÃO DE BASE FRACA COM ÁCIDO FORTE
pH no Ponto de Equivalência - Temos no erlenmeyer, sal e água – NH4Cl
[H+] = {(Kw/Kb).[sal]}1/2 , nº mmol do sal = 5,0 então [sal] = 5/100 = 0,05 mol/L
[H+] = {(1.10-14/1,75.10-5). 0,05}1/2 logo, [H+] = 5,35.10-6 então pH = 5,27
Se usar a fenolftaleína, o pH no ponto final da titulação será 9,0. quer dizer que
0,1 VHcl
pOH = pKb + log ([sal]/[base]) [sal] = (nº mmol do ácido adicionado)/Vtotal
[base]excesso = nº mmol total da base – nº de mmol do ácido adicionado)/Vtotal
(5,0 – 0,1.VHcl)
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TITULAÇÃO DE BASE FRACA COM ÁCIDO FORTE
5 = 4,76 + log {(0,1VHCl)/(5 – 0,1 VHCl)}
Se usar a fenolftaleína, o pH no ponto final da titulação será 9,0. quer dizer que
0,1 VHCl
pOH = pKb + log ([sal]/[base]) [sal] = (nº mmol do ácido adicionado)/Vtotal
[base] = nº mmol total da base – nº de mmol do ácido adicionado)/Vtotal
(5,0 – 0,1.VHCl)
log{(0,1VHCl)/(5 – 0,1 VHCl)} = 5-4,76 = 0,24
{(0,1VHCl)/(5 – 0,1 VHCl)} = 100,24 Então, {(0,1VHCl)/(5 – 0,1 VHCl)} = 1,74
0,1 X + 0,174 X = 8,7 logo, 0,274 X = 8,7 X = 31,75 mL de HCl
Et = (31,75 – 50,00)/ 50,00 = - 0,36 logo, Et = - 36%
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TITULAÇÃO DE BASE FRACA COM ÁCIDO FORTE
Erro de titulação utilizando o alaranjado de metila – Faixa de transição 3 – 5
pH = - log [H+] então, [H+] = 10-pH
[HCl] = [H+] = 1.10-4 mol/L = nº mmol HCl/Vtotal logo, 1.10
-4 = (0,1. VHCl )/ (50,00 + VHCl )
1.10-4 (50,00 + VHCl ) = 0,1. VHCl logo, (0,1-1.10
-4) VHCl = 0,005
VHCl = 0,005/0,0999 = 0,050 mL HCl Et = {(50,00+0,05) – 50,00}/50,00 = 0,005/50,00 = 0,001 então o
Et = 0,1%
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TITULAÇÃO DE BASE FRACA COM ÁCIDO FORTE
c) pH no ponto de equivalência: No ponto de equivalência, temos no erlenmeyer somente
sal e água, ou seja, toda a base foi neutralizada. O sal é o NH4Cl (cloreto de amônio). Nesse caso,
haverá hidrólise e o pH não será igual a 7,0. Isso porque esse sal é derivado da reação entre uma base
fraca e um ácido forte. Dessa forma, encontramos logo o pH visto que a expressão direta nos fornece
a [H+].
[H+] = {(Kw/Kb).[NH4Cl]}
1/2 , assim, [H+] = {(1,0.10-14/1,75.10-5).(nº mmol NH4Cl /Vtotal)}
1/2
Logo, , [H+] = {(1,0.10-14/1,75.10-5).(5,0/100,00)}1/2 = {5,71.10-10 . 0,05}1/2 = (2,86.10-11)1/2
logo o pH = 5,34
c) pH após o ponto de equivalência: Após o ponto de equivalência, teremos íons hidrônio
em excesso, além da concentração de íons hidrônio já presentes pela hidrólise do NH4Cl.
Vamos imaginar que adicionamos uma gota em excesso do HCl, ou seja, 0,05 mL.
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TITULAÇÃO DE ÁCIDO FRACO COM BASE FORTE
ERRO DE TITULAÇÃO
Encontre o erro de titulação para essa titulação, utilizando:
a) Fenolftaleína – pH da faixa de transição: 8-10
b) Vermelho de metila – pH da faixa de transição: 3-5