Uma amostra de
contendo
e impurezas inertes é titulada com 0,109
de HCl , sendo o ponto final indicado por fenolftaleína com consumo de
do ácido.
foi o volume total de HCl utilizado quando da indicação do ponto final indicado pelo alaranjado de metila. Qual a porcentagem de cada uma das bases na mistura original?
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados e pede as porcentagens das bases na amostra:
- Massa da amostra:
. - A amostra contém
, e impurezas inertes (quantidade desconhecida). - Solução de HCl usada na titulação: concentração
. - Volume de HCl gasto até o ponto final indicado por fenolftaleína:
. - Volume total de HCl gasto até o ponto final indicado por alaranjado de metila:
. - Pergunta: determinar a porcentagem, na mistura original, de cada uma das bases (ou seja,
e ). (Podemos também calcular a percentagem de impurezas inertes por diferença.)
Passo 2
Entendendo o que acontece na titulação (aula rápida e prática):
- O íon carbonato
aceita dois prótons para virar (que se decompõe em e água). Em termos de etapas com HCl: - Primeiro equivalente (fenolftaleína): cada mol de
consome 1 mol de para virar . - Segundo equivalente (alaranj. de metila): cada mol de
consome 1 mol de para virar .
- Primeiro equivalente (fenolftaleína): cada mol de
- Para as espécies da amostra:
- Cada mol de
(que contém ) requer, no total, mol de para ser totalmente protonado a . - Cada mol de
requer mol de .
- Cada mol de
- Definimos variáveis:
-
número de mols de na amostra. -
número de mols de na amostra.
-
- Moles de HCl gastos:
- Até fenolftaleína (primeiro ponto):
moles de consumidos moles de presentes . - Até alaranjado de metila (segundo ponto, total):
moles de consumidos .
- Até fenolftaleína (primeiro ponto):
- Assim teremos o sistema simples:
]
Passo 3
Calcular os moles de HCl correspondentes aos volumes medidos (fórmula básica:
, onde
é a concentração em
e
é o volume em litros).
- Converter volumes para litros:
e . - Moles até fenolftaleína:
- Moles totais até alaranjado de metila:
Passo 4
Usar o sistema da Passo 2 para achar
e
.
- Pelo que vimos,
. Logo - E
, então isolamos :
Passo 5
Transformar moles em massas (fórmula:
, onde
é a massa molar).
- Massas molares (usando
, aproximações usuais de química analítica):
- Massa de
: - Massa de
: - Massa total das bases:
. - Massa de impurezas inertes por diferença:
Passo 6
Calcular as porcentagens (fórmula:
).
- Percentual de
: - Percentual de
: - Percentual de impurezas inertes: