Calcule os valores de pH para soluções de titulação de 25 mL de
) com adição dos seguintes volumes de
e 26 mL de HCl . Faça o esboço do gráfico de titulação.
Passo 1
O enunciado pede: calcular os valores de pH para a titulação de
de
de concentração
com adição de volumes de
de concentração
iguais a
,
,
e
. Também pede um esboço do gráfico de titulação.\n\nInformações dadas (listas, todas importantes):\n1. Volume inicial de base:
.\n3. Concentração do ácido:
.\n4. Volumes de
a considerar:
,
,
e
.\n5. Reação química relevante (por este enunciado): neutralização entre
e
.\n\nNão é pedido usar temperatura diferente da padrão; para titulações fortes comum usar
e assumir
, portanto
. A partir daqui começamos a resolver passo a passo.)
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (explicação didática):\n\n1) Cálculo de mols a partir de concentração e volume. Fórmula:\n
\nAqui
é o número de mols (em mol),
é a concentração (em
) e
é o volume (em
). Ex.: se tenho
e
, multiplico direto.\n\n2) Reação de neutralização (este é forte com forte, este daqui é simples):\n
\nCada mol de
consome 1 mol de
(ou 1 mol de
). Então fazemos balanço de mols: mols iniciais de base menos mols de ácido adicionados = mols de base (ou
) remanescentes; se negativo, sobra
.\n\n3) Relação entre
,
e
:\n
\nE se houver excesso de
:\n
\nSempre calculamos a concentração residual dividindo o número de mols remanescentes pelo volume total da solução (em
). Vou aplicar tudo isso nos casos pedidos.
Passo 3
Cálculo dos mols iniciais de
.\n
\nEntão inicialmente temos
de
(proveniente da
).
Passo 4
Caso
(sem ácido adicionado).\n- Mols de
adicionados:
.\n- Não ocorre reação que diminua
, portanto sobra
.\n- Volume total:
:\n
\n- Calculamos
e
:\n
\n
\nInterpretação: solução básica com
. Dá para calcular de cabeça porque
.)
Passo 5
Caso
.\n- Volume de
em litros:
.\n- Mols de
adicionados:\n
\n- Reação: parte dos
de
é consumida. Mols de
remanescentes:\n
\n- Volume total da mistura:
:\n
\n- Calculamos
: preciso do log. Vou mostrar o raciocínio:
. Logo\n
\nSabendo que
(aproximação típica), então\n
\n- Então\n
\nArredondando com duas casas decimais significativas compatíveis com dados:
. Interpretação: ainda básico, como esperado antes do ponto de equivalência.)
Passo 6
Caso
(ponto de equivalência estequiométrico).\n- Volume em litros:
.\n- Mols de
adicionados:\n
\n- Compare com
: são iguais, portanto ácido e base se consomem totalmente.\n- Mols remanescentes de
ou
: zero.\n- O sal formado é
, um sal de ácido forte e base forte; em solução aquosa ideal não hidrolisa para alterar pH. Considerando
e solução diluída, o pH resultante é próximo de neutro:\n
\nObservação didática: em titulação ácido forte vs base forte o ponto de equivalência tem
(pressupõe água pura e
). Em soluções reais bem diluídas a diferença é desprezível.
Passo 7
Caso
(excesso de ácido).\n- Volume em litros:
.\n- Mols de
adicionados:\n
\n- Excesso de
após neutralização completa da base:\n
\n- Volume total:
em excesso:\n
\n- pH:\n
\nCalculemos a ordem:
.
. Logo\n
\nArredondando:
. Interpretação: solução ácida fraca em excesso de ácido adicionado após o ponto de equivalência.)
Passo 8
Como esboçar o gráfico de titulação (instruções passo a passo e pontos-chave para desenhar):\n1. Eixos: no eixo horizontal coloque o volume de
adicionado em
(de
a pelo menos
ou
). No eixo vertical coloque
de
a
.\n2. Marque os pontos calculados:\n - em
tenha
;\n - em
tenha
;\n - em
tenha
(ponto de equivalência);\n - em
tenha
.\n3. Forma do gráfico: para titulação forte vs forte a curva começa em pH básico (aqui 12), vai descendo suavemente até perto do ponto de equivalência, então apresenta uma queda muito íngreme (região de transição rápida) em torno de
e depois se estabiliza numa zona ácida (depois de
o pH cai para valores baixos conforme mais ácido é adicionado). A queda mais íngreme ocorre muito perto de
;\n4. Lembre-se: no trecho antes do equivalência o pH é governado pelo excesso de
(básico), no ponto de equivalência pH ≈ 7, e após equivalência o pH é governado o excesso de
(ácido). Esses são exatamente os comportamentos mostrados pelos pontos que calculamos.\n\nDica prática para o desenho: ligue suavemente
a
com curva ligeiramente decrescente, depois desenhe uma queda quase vertical passando por
, e depois uma curva que se nivela passando por
e descendo suavemente após isso.