Considere a titulação de
do ácido acetil salicílico (AAS)
com
.
a) Qual o pH da solução após a adição de
e
de titulante?
b) Qual dos indicadores abaixo você utilizaria para acompanhar esta titulação. Mostre que os outros causariam um erro maior que o escolhido.
-Vermelho de metila (
)
-Vermelho de fenol (
)
-Timolftaleína (
)
a) Qual o pH da solução após a adição de
b) Qual dos indicadores abaixo você utilizaria para acompanhar esta titulação. Mostre que os outros causariam um erro maior que o escolhido.
-Vermelho de metila (
-Vermelho de fenol (
-Timolftaleína (
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem 10,00 mL de ácido acetil-salicílico (AAS) 0,200 mol/L (pKa = 3,50) sendo titulado com NaOH 0,200 mol/L.
a) Precisamos achar o pH depois de adicionar 0,00; 5,00; 9,90; 10,00; 10,01 e 15,00 mL de base.
b) Escolher qual indicador usar entre Vermelho de Metila (pKa = 5,00), Vermelho de Fenol (pKa = 7,81) e Timolftaleína (pKa = 9,90), mostrando que os outros dariam erro maior.
a) Precisamos achar o pH depois de adicionar 0,00; 5,00; 9,90; 10,00; 10,01 e 15,00 mL de base.
b) Escolher qual indicador usar entre Vermelho de Metila (pKa = 5,00), Vermelho de Fenol (pKa = 7,81) e Timolftaleína (pKa = 9,90), mostrando que os outros dariam erro maior.
Conteúdo que vamos usar:
- Equilíbrio de ácido fraco e base forte
- Fórmula de Henderson–Hasselbalch para tampão
- Cálculo de pH em ponto de equivalência (hidrólise do ânion)
- Cálculo de pH em excesso de base
Passo 2
Calculando o pH antes da equivalência (Vb < 10,00 mL)
-
pH inicial (0 mL NaOH): só ácido HA em água.
Ka = 10^(–pKa) = 10^(–3,50) = 3,16·10^(–4)
Para HA ⇌ H⁺ + A⁻, [H⁺] ≈ √(Ka·C)
C = 0,200 M ⇒ [H⁺] ≈ √(3,16·10^(–4)·0,200) ≈ 7,94·10^(–3)
pH = –log[H⁺] ≈ 2,10 -
Meio-equivalente (5,00 mL): metade do ácido virou A⁻ ⇒ [HA]=[A⁻]
pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) = pKa + log(1) = 3,50 -
Perto da equivalência (9,90 mL): usamos Henderson–Hasselbalch
Moles iniciais HA = 0,200·0,0100 = 0,00200 mol
Moles base adicionada = 0,200·0,00990 = 0,00198 mol
Logo, moles A⁻ = 0,00198; moles HA remanescentes = 0,00200 – 0,00198 = 0,00002
pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) = 3,50 + log(0,00198/0,00002)
= 3,50 + log(99) ≈ 3,50 + 1,996 = 5,50
Passo 3
pH no ponto de equivalência (10,00 mL)
Aqui todo HA virou A⁻.
Aqui todo HA virou A⁻.
- Moles A⁻ = 0,00200 mol; volume total = 0,010 + 0,010 = 0,020 L ⇒ [A⁻] = 0,00200/0,020 = 0,10 M
- A⁻ sofre hidrólise: A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻, Kb = Kw/Ka = 1·10(–14)/3,16·10(–4) = 3,16·10^(–11)
- [OH⁻] ≈ √(Kb·[A⁻]) = √(3,16·10^(–11)·0,10) = √(3,16·10^(–12)) ≈ 1,78·10^(–6)
pOH = –log[OH⁻] ≈ 5,75 ⇒ pH = 14 – 5,75 = 8,25
Passo 4
pH após ultrapassar a equivalência (Vb > 10 mL)
-
Vb = 10,01 mL ⇒ excesso OH⁻ = 0,200·0,01001 – 0,00200 = 2,0·10^(–6) mol
Volume total = 0,010 + 0,01001 = 0,02001 L ⇒ [OH⁻] = 2·10^(–6)/0,02001 = 1,00·10^(–4)
pOH = 4,00 ⇒ pH = 10,00 -
Vb = 15,00 mL ⇒ excesso OH⁻ = 0,200·0,01500 – 0,00200 = 0,00100 mol
Vol total = 0,010 + 0,015 = 0,025 L ⇒ [OH⁻] = 0,00100/0,025 = 0,04
pOH = 1,398 ⇒ pH = 14 – 1,398 = 12,60
Passo 5
Escolhendo o indicador
- No ponto de equivalência pH ≃ 8,25
- Um bom indicador deve ter pKa ≃ pH_eq (ou seja, sua zona de viragem pKa ± 1 engloba 8,25)
• Vermelho de Metila pKa = 5,00 ⇒ muda de cor entre ≃ 4,0–6,0 (longe de 8,25 ⇒ grande erro)
• Timolftaleína pKa = 9,90 ⇒ muda entre ≃ 8,9–10,9 (começa a mudar só depois de pH≃8,9, ou seja, já ultrapassamos muito o ponto de equivalência ⇒ erro)
• Vermelho de Fenol pKa = 7,81 ⇒ muda entre ≃ 6,8–8,8, incluindo 8,25 ⇒ mudança certinha bem no equivalência
Resposta
a)
- 0,00 mL: pH ≃ 2,10
- 5,00 mL: pH = 3,50
- 9,90 mL: pH ≃ 5,50
- 10,00 mL: pH ≃ 8,25
- 10,01 mL: pH ≃ 10,00
- 15,00 mL: pH ≃ 12,60
b)
Escolheria o Vermelho de Fenol (pKa = 7,81), pois sua faixa de viragem (≈ 6,8–8,8) inclui exatamente o pH do ponto de equivalência (≈8,25). Os outros indicadores mudariam de cor muito antes ou muito depois desse ponto, causando erro maior.
Escolheria o Vermelho de Fenol (pKa = 7,81), pois sua faixa de viragem (≈ 6,8–8,8) inclui exatamente o pH do ponto de equivalência (≈8,25). Os outros indicadores mudariam de cor muito antes ou muito depois desse ponto, causando erro maior.