Curva de titulação efeito da concentração

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1 Exercício 1) Considere a titulação de 100 ml de solução HCl 0,0100 mol L -1 com solução padrão de NaOH 0,0500 mol L -1. Calcule o ph da solução do titulado após a adição das seguintes quantidades de titulante: (para casa) a) 0, 10, 20 e 21 ml b) ¼, ½, 75%, 110% do volume de titulante necessário para atingir o ponto de equivalência c) Esboce o perfil da curva de titulação.

2 HCl x NaOH

3 Curva de titulação efeito da concentração

4 Exemplo Titulação de 100,0 ml de H 2 SO 4 0,100 mol L -1 com uma solução padrão de KOH 0,100 mol L -1. Questões iniciais: 1. Qual a reação envolvida? H 2 SO 4(aq) + 2KOH (aq) K 2 SO 4(aq) + 2H 2 O (l) 2. Qual o volume de NaOH necessário para atingir o P.E.? n o mol KOH 0,100xV V KOH KOH o 2xn mol H 2SO4 2x0,100x mL

5 1 a etapa:antes do início da titulação Nesta região o ph é dado pela concentração de ácido sulfúrico inicial. ph H 2 SO 4(aq) + 2H 2 O (l) 2H 3 O + (aq) + SO 4 2- (aq) log[ H3O ] log(0,200) 0,70 2 a etapa: antes de atingir o P.E. Nesta região o ph é dado pela concentração de ácido sulfúrico que não reagiu com o KOH. V KOH = 10,00 ml n o mol KOH = 0,100 x 0,00100 = 0,00100 mol H 2 SO 4(aq) + 2KOH (aq) K 2 SO 4(aq) + 2H 2 O (l) Início 0, Adicionado - 0, Final 0,0095-0, ,00100 Volume final = V HCl + V NaOH = 100,0 + 10,00 = 110,0 ml [H 3 O + ] = 2 x (0,0095 / 0,1100) = 0,173 mol L -1 ph = 0,76 e para V KOH = 50,00 ml?

6 3 a etapa: no P.E. Nesta região o ph é dado pela dissociação da H 2 O. V KOH = 200,00 ml n o mol KOH = 0,100 x 0,200 = 0,0200 mol H 2 SO 4(aq) + 2KOH (aq) K 2 SO 4(aq) + 2H 2 O (l) Início 0, Adicionado - 0, Final - - 0,0100 0,0200 Volume final = 300,0 ml ph log[ H3O ] 7,00

7 4 a etapa: após o P.E. Nesta região o ph é dado pelo excesso de OH - proveniente do KOH. V KOH = 210,00 ml n o mol KOH = 0,100 x 0,210 = 0,0210 mol H 2 SO 4(aq) + 2KOH (aq) K 2 SO 4(aq) + 2H 2 O (l) Início 0, Adicionado - 0, Final - 0,0010 0,0100 0,0200 Volume final = 310,0 ml [ OH ] 0,0010 0,310 poh 3,22x10 2,49 3 mol L 1 ph 11,51

8 ph Curva de titulação HCl H 2 SO Volume / ml

9 Ácido fraco neutralizado por base forte Formação de uma solução tampão. 1 a etapa - antes do início da titulação: a solução contém apenas ácido fraco e água, sendo o ph determinado pela dissociação do ácido fraco. 2 a etapa - antes de atingir o P.E.: nesta região haverá uma mistura de ácido fraco com o sal formado pela reação do ácido com a base forte. O ph é determinado pela solução tampão formada. 3 a etapa - No P.E.: nesta região a quantidade de base adicionada é suficiente para reagir com todo o ácido presente na solução produzindo água. O ph é determinado pela dissociação do sal formado pela reação de um ácido fraco com base forte. 4 a etapa Após o P.E.: nesta região haverá adição de excesso de base a solução inicial de ácido. O ph é determinado pelo excesso de OH - proveniente da base forte.

10 Exemplo Titulação de 100,0 ml de ácido acético 0,100 mol L -1 com uma solução padrão de NaOH 0,100 mol L -1. K a = 1,8 x 10-5 Questões iniciais: 1. Qual a reação envolvida? HAc (aq) + NaOH (aq) NaAc (aq) + H 2 O (l) 2. Qual o volume de NaOH necessário para atingir o P.E.? n o mol NaOH n 0,100xV V NaOH NaOH o mol 0,100x mL HAc

11 1 a etapa:antes do início da titulação Nesta região o ph é dado pelo grau de dissociação do ácido acético inicial. HAc (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + Ac - (aq) Início 0, Equilíbrio 0,100 - x - x x [ H 3 K a O [ H ] 3 O [ HAc] 1,33x10 ][ Ac 3 ph 2,88 ] mol L 1

12 2 a etapa: antes de atingir o P.E. Nesta região a solução resultante é uma mistura de ácido acético que restou sem reagir e acetato de sódio formado pela reação. Desta forma o problema resume-se em calcular o ph de uma solução tampão. V NaOH = 10,00 ml n o mol NaOH = 0,100 x 0,0100 = 0,00100 mol HAc (aq) + NaOH (aq) NaAc (aq) + H 2 O (l) Início 0, Adicionado - 0, Final 0, , ,00100 Volume final = 110,00 ml [ H 3 K a O [ H 3 O ][ Ac [ HAc] ] 1,62x10 4 ph 3,79 ] mol L 1

13 3 a etapa: no P.E. O cálculo de ph beste ponto de titulação consiste na determinação do ph de um sal formado por um ácido fraco e uma base forte Hidrólise de sal V NaOH = 100,0 ml n o mol NaOH = 0,100 x 0,100 = 0,0100 mol HAc (aq) + NaOH (aq) NaAc (aq) + H 2 O (l) Início 0, Adicionado - 0, Final - - 0,0100 0,0100 Ac - (aq) + H 2 O (l) OH - (aq) + HAc (aq) Início 0, Equilíbrio 0,050-x - x x Volume final = 200,0 ml K h K K w a [ HAc][ OH [ Ac ] ] [ OH 6 1 ] 5,27x10 mol L poh 5,28 ph 8,72

14 4 a etapa: após o P.E.: Nesta região o ph é dado pelo excesso de OH - proveniente do NaOH. V NaOH = 100,1 ml no mol NaOH = 0,100 x 0,1001 = 0,01001 mol HAc (aq) + NaOH (aq) NaAc (aq) + H 2 O (l) Início 0, Adicionado - 0, Final - 0, ,0100 0,0100 Volume final = 200,1 ml [ OH ] 4,998x10 5 mol L 1 Considerando a hidrólise do sal [ OH ] 5,52x10 5 mol L 1 poh 4,30 poh 4,26 ph 9,70 ph 9,74

15 Curva de titulação

16 Base fraca neutralizada por ácido forte Formação de uma solução tampão. 1 a etapa - antes do início da titulação: a solução contém apenas base fraca e água, sendo o ph determinado pela dissociação da base fraca. 2 a etapa - antes de atingir o P.E.: nesta região haverá uma mistura de base fraca com o sal formado pela reação do ácido com o ácido forte forte. O ph é determinado pela solução tampão formada. 3 a etapa - No P.E.: nesta região a quantidade de ácido adicionada é suficiente para reagir com toda a base presente na solução produzindo água. O ph é determinado pela dissociação do sal formado pela reação de um a base fraca com ácido forte. 4 a etapa Após o P.E.: nesta região haverá adição de excesso de ácido a solução inicial de base. O ph é determinado pelo excesso de H 3 O + proveniente do ácido forte.

17 Exercício Titulação de 100,0 ml de hidróxido de amônio 0,100 mol L -1 com uma solução padrão de HCl 0,100 mol L -1. K b = 1,8 x 10-5 Questões iniciais: 1. Qual a reação envolvida? 2. Qual o volume de HCl necessário para atingir o P.E.?

18 Exercício Uma alíquota de 50,00 ml de NaCN 0,05 moll -1 é titulada com HCl 0,100 moll -1. A reação é CN - + H 3 O + HCN + H 2 O Calcular o ph após a adição de (a) 0,00; (b) 10,00; (c) 25,00; e (d) 26,00 ml de ácido. Dado: K HCN = 6,2x10-10

19 Curva de titulação

20 Ácido fraco neutralizado por base fraca Característica importante: mudança gradual do ph próximo ao P.E., que aliás ocorre ao longo de toda curva de neutralização. Não há mudança brusca de ph e, por isso, não se consegue um ponto final nítido com indicadores simples. Às vezes, é possível encontrar um indicador misto adequado com mudança de cor nítida em um intervalo de ph muito estreito.