Uma amostra de
de ácido carboxílico purificado foi dissolvida em uma mistura de água/etanol e titulada por íons hidróxido gerados coulometricamente (a partir da redução da água a gás hidrogênio) em catodo de platina. Aplicando uma corrente constante de 367 mA foram necessários 5 minutos e 24 segundos para que se alcançasse o término da titulação com o indicador fenolftaleína. Calcule a massa molecular do ácido.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que temos uma amostra de 0,2416 g de um ácido carboxílico e usamos uma titulação coulométrica para gerar íons hidróxido (OH⁻) a partir da redução da água no cátodo, aplicando uma corrente constante de 367 mA durante 5 min 24 s. Quando o indicador fenolftaleína muda de cor, paramos. A ideia é descobrir a massa molar (M) desse ácido.
Conteúdo da matéria:
- Eletrólise e Leis de Faraday
- Cálculo de carga elétrica (Q = I·t)
- Relação entre carga e mol de elétrons (n = Q/F)
- Estequiometria da geração de OH⁻ e da reação ácido-base
O que precisamos:
- Converter o tempo em segundos
- Calcular a carga (Q) que passou
- Usar a constante de Faraday (F ≈ 96485 C·mol⁻¹) para achar os mols de elétrons e, portanto, mols de OH⁻
- Saber que cada mol de OH⁻ neutraliza 1 mol de ácido
- Calcular M = massa do ácido / mols de ácido
Passo 2
Converter o tempo e achar a carga total Q.
Tempo total em segundos:
Corrente:
Carga elétrica:
Passo 3
Calcular os mols de elétrons (nₑ) usando a constante de Faraday
.
Agora, na redução da água no cátodo acontece:
Isso mostra que 2 mol de elétrons geram 2 mol de OH⁻, ou seja, 1 elétron gera 1 OH⁻. Logo:
Passo 4
Na reação de neutralização:
a proporção é 1:1. Portanto, os mols de ácido igualam-se aos mols de OH⁻:
A massa molar
do ácido é dada por
Resposta
A massa molar do ácido carboxílico é aproximadamente 196 g/mol.