Calcular o pH de uma solução obtida durante a titulação, se a 20 mL de solução de
mol.L-1 se adicionou as seguintes quantidades de solução de
mol.L-1: a) 10 mL b) 20 mL c) 22 mL
Passo 1
O enunciado pede o pH de uma solução formada quando se titularam
de solução de
de concentração
com solução de
de concentração
, nas três situações abaixo:
a) foi adicionada de
;
b) foi adicionada de
;
c) foi adicionada de
.
a) foi adicionada
b) foi adicionada
c) foi adicionada
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (aula rápida e prática):
- A reação é completa e estequiométrica entre ácido forte e base forte:
ou, escrevendo em moles, cada mol de
neutraliza 1 mol de
.
- Para calcular quantidades usamos o número de mols:
onde
é o número de mols,
a concentração em
e
o volume em
.
- Depois da reação determinamos se sobra ácido, sobra base ou se houve equivalência. Se sobra
- ácido: calculamos
e . - base: calculamos
, e (assumimos , logo ). - equivalência exata (ácido forte + base forte): solução neutra,
(na prática desprezando efeitos de força iônica).
- ácido: calculamos
- Obs.: todos os cálculos de log que eu fizer vou explicar de forma que você consiga reproduzir com uma calculadora de bolso ou tabela de logaritmos.
Passo 3
Calcular o número de mols inicial de
:
Portanto começamos com
de ácido forte.
Passo 4
Parte (a): adicionamos
de
a
.
Calcular mols de adicionados:
Calcular mols de
Comparação estequiométrica: havia
de HCl e entraram
de NaOH, então sobra ácido:
Volume total da mistura:
Concentração de
remanescente:
Cálculo do
:
Para estimar o logaritmo sem muita dor: escrevemos
. Então
Sabemos
e
. Como
, então
Logo
e portanto
Interpretação: solução ácida com pH aproximadamente
.
Passo 5
Parte (b): adicionamos
de
.
Mols de adicionados:
Mols de
Comparação: havia
de HCl e entra
de NaOH — reação estequiométrica completa, sem excesso de ácido nem de base. Essa é a ponto de equivalência da titulação entre ácido forte e base forte. Assim:
(assumindo
e solução de sal inerte em relação ao pH).
Passo 6
Parte (c): adicionamos
de
.
Mols de adicionados:
Mols de
Agora há excesso de base:
Volume total:
Concentração de
livre:
Calculamos
e depois
:
Escrevendo
, temos
Estimativa de
: note que
. Usamos
e
. Então
Portanto
Finalmente
Interpretação: solução básica com pH aproximadamente
.
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)