O ácido fosfórico é usado na indústria de alimentos (acidulante em bebidas e alimentos processados) e fertilizantes (componente chave do fósforo para o solo). Seus usos também incluem a limpeza e passivação de metais, fabricação de produtos químicos, tratamento de água e na odontologia. Para determinar a concentração de ácido fosfórico em uma amostra, foi retirada uma alíquota de 10 mL da amostra e titulada com solução de hidróxido de sódio de concentração
. Foram gastos
de solução de hidróxido de sódio na titulação. Qual é a concentração de ácido fosfórico na amostra?
Passo 1
O enunciado pede a concentração do ácido fosfórico em uma amostra. Informações fornecidas pelo enunciado:
A tarefa é usar esses dados para calcular a concentração do ácido fosfórico na aliquota (e, portanto, da amostra).
Passo 2
Entendendo a reação e a estequiometria: o ácido fosfórico tem fórmula
e é um ácido triprótico (pode doar até três prótons). A neutralização completa por hidróxido de sódio obedece à equação balanceada:
Isso significa que cada mol de
consome exatamente
mols de
. Essa relação estequiométrica é essencial para passar dos mols de base titulante para os mols do ácido.
Passo 3
Como calcular o número de mols de
adicionados: usamos a definição de concentração molar,
onde
é o número de mols,
é a concentração em
e
é o volume em litros. Primeiro convertemos o volume de
de mililitros para litros:
Agora calculamos:
(Detalhe do cálculo:
.)
Passo 4
Usando a estequiometria para obter os mols de
: pela equação balanceada, a razão é
Logo,
Passo 5
Calcular a concentração do ácido na aliquota: a concentração molar do ácido é
Convertemos a aliquota para litros:
Então
Interpretação: a concentração encontrada é a concentração do ácido fosfórico na aliquota de
, que representa a concentração da amostra original.