Uma alíquota de
de uma solução de
de uma base fraca
foi titulada com uma solução de
.
a) Encontre o pH nos seguintes volumes de ácido adicionados:
; e
b) Com base do pH no PE, qual(is) dos indicadores abaixo você consideraria adequado para estatitulação? Justifique. R= Os indicadores mais adequados seriam o verde de bromocresol e o vermelho de metila pq o pH no PE está situado dentro da faixa de transição destes indicadores. O indicador alaranjado de metila teria erro muito pequeno. O único que não seria adequado é a fenolftaleína.
Alaranjado de metila: pKa 3,50
Verde de bromocresol: pKa 4,80
Vermelho de metila: pKa 5,10
Fenolftaleína: pKa 9,30
a) Encontre o pH nos seguintes volumes de ácido adicionados:
b) Com base do pH no PE, qual(is) dos indicadores abaixo você consideraria adequado para estatitulação? Justifique. R= Os indicadores mais adequados seriam o verde de bromocresol e o vermelho de metila pq o pH no PE está situado dentro da faixa de transição destes indicadores. O indicador alaranjado de metila teria erro muito pequeno. O único que não seria adequado é a fenolftaleína.
Alaranjado de metila: pKa 3,50
Verde de bromocresol: pKa 4,80
Vermelho de metila: pKa 5,10
Fenolftaleína: pKa 9,30
Passo 1
O enunciado pede duas coisas e fornece os seguintes dados:
- Aliquota de base fraca
: volume e concentração . - Constante da base:
. - Titulante:
com concentração . - Volumes de ácido adicionados (todos em mL):
.
As perguntas:
(a) Calcular o pH da solução para cada um desses volumes de ácido adicionados.
(b) Com base no pH no ponto de equivalência (PE), indicar quais indicadores dentre os fornecidos são adequados e justificar.
(a) Calcular o pH da solução para cada um desses volumes de ácido adicionados.
(b) Com base no pH no ponto de equivalência (PE), indicar quais indicadores dentre os fornecidos são adequados e justificar.
Informações úteis que usarei:
- Converter volumes para litros quando necessário (
). - Reação de titulação:
. Antes do PE existe excesso de base ou mistura base/conjugado (buffer); no PE só há ; depois do PE há excesso de ácido forte. - Relações entre constantes:
com . - Henderson–Hasselbalch para um par ácido fraco/ base conjugada:
. - Para soluções de um ácido fraco de concentração
: se .
Passo 2
Calcular moles iniciais e constantes:
- Moles iniciais de
:
- Para
temos . -
. Assim .
Esses números serão usados em todas as etapas.
Passo 3
Estratégia de cálculo por regiões:
- Antes do PE (ex.:
): solução de base fraca pura → resolver base com (usar aproximação ). - Região tampão (par
, ex.: ): aplicar Henderson–Hasselbalch com concentrações de e após neutralização parcial. - No PE (
tal que , aqui ): solução de ácido conjugado → usar hydrolysis com e . - Depois do PE (ex.:
): excesso de ácido forte → .
Agora aplico estes passos quantitativamente para cada
.
Passo 4
Caso
(solução inicial da base fraca):
- Volume total
. - Concentração inicial
. - Para
com , aproximando :
-
. -
.
Verificação da aproximação:(1%), aceitável.
Passo 5
Caso
(titulação parcial — tampão):
- Moles de
adicionados: . - Moles após reação:
(formado), . - Volume total
. - Concentrações:
- Aplicando Henderson–Hasselbalch com
:
Calcule a razão:
. Logo
.
Passo 6
Caso
(metade do equivalente — tampão com razão 1:1):
-
. - Após reação:
, . -
. - Como
, a razão é e pela Henderson:
Passo 7
Caso
(tampão com mais ácido):
-
. - Após reação:
, . -
. - Concentrações:
- Razão
. .
Passo 8
Caso
(próximo do PE):
-
. - Após reação:
, . -
. - Concentrações:
- Razão
. .
Passo 9
Ponto de equivalência:
.
-
. Toda a base foi convertida em . -
. - Volume total
. - Concentração de
:
- Hydrolysis:
com .
Tomandoproduzido,
-
.
Verificação da aproximação:(muito pequeno), aproximação válida.
Passo 10
Depois do PE — caso
:
-
. Excesso de : . - Volume total
. - Concentração
. -
.
Passo 11
Depois do PE — caso
:
-
. Excesso . -
. -
. -
.
Passo 12
Resumo numérico (arredondando para duas casas decimais quando apropriado) e observações sobre as aproximações utilizadas:
-
: pH calculado a partir de → . -
: tampão calculado por Henderson → . -
: tampão → . -
: tampão → . -
: tampão muito ácido relativo → . -
(PE): hydrolysis de → . -
: pequeno excesso de ácido forte → . -
: excesso maior de ácido forte → .
Passo 13
Parte (b) — escolha de indicadores e justificativa didática:
- Um indicador muda de cor em torno de seu
, tipicamente na faixa aproximada . Para uma titulação o ideal é que o pH no ponto de equivalência (aqui ) esteja dentro (ou muito próximo) da faixa de transição do indicador, assim a viragem coincide com o PE. - Indicadores fornecidos:
- Alaranjado de metila:
(faixa aprox. – ). - Verde de bromocresol:
(faixa aprox. – ). - Vermelho de metila:
(faixa aprox. – ). - Fenolftaleína:
(faixa aprox. – ).
- Alaranjado de metila:
- Comparando com
: - Verde de bromocresol (
) tem sua faixa incluindo → adequado. - Vermelho de metila (
) também tem faixa incluindo → adequado. - Alaranjado de metila (
) tem faixa deslocada para pH mais ácido; pode dar pequena diferença no ponto indicado (erro pequeno), portanto não ideal mas possivelmente aceitável com erro pequeno. - Fenolftaleína (
) muda cor em pH muito básico, longe do PE → não adequado.
- Verde de bromocresol (
- Conclusão: os mais adequados são o verde de bromocresol e o vermelho de metila; o alaranjado de metila pode apresentar pequeno erro; a fenolftaleína não é adequada.
Resposta
(a)
(b) Indicadores mais adequados: verde de bromocresol e vermelho de metila (pH
está dentro da faixa de transição desses indicadores). Alaranjado de metila teria erro pequeno; fenolftaleína não é adequada.