Considere a titulação de 100,0 mL de uma solução de amônia 0,100 M com
. Calcule 0 pH da solução após a adição dos seguintes volumes (em mL ) de titulante:
DADOS:
.
c)
DADOS:
c)
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a titulação de 100,0 mL de uma solução de amônia (NH₃) 0,100 M com HCl 0,100 M. Nosso objetivo aqui é calcular o pH da solução após adicionar 99,9 mL do titulante (HCl). Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de química ácido-base, como neutralização, excesso de reagente e a constante de basicidade (Kᵦ) da amônia.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de moles de amônia (NH₃) e de HCl que temos no início.
-
Moles de NH₃:
-
Moles de HCl adicionados:
Passo 3
Agora, vamos ver o que acontece quando misturamos HCl com NH₃. O HCl é um ácido forte e vai reagir completamente com a amônia, que é uma base fraca:
Como o HCl é quase equivalente à quantidade de NH₃, vamos verificar os moles restantes após a reação:
- Moles de NH₃ que reagem com HCl: 0,00999 mol
- Moles de NH₃ restantes: 0,0100 mol - 0,00999 mol = 0,00001 mol
- Moles de NH₄⁺ formados: 0,00999 mol
Passo 4
Depois da reação, temos uma pequena quantidade de NH₃ sobrando e uma quantidade quase igual de NH₄⁺ formado. Isso significa que a solução está quase no ponto de equivalência, mas ainda tem um excesso mínimo de NH₄⁺ que vai influenciar o pH.
Para calcular o pH, vamos usar a relação entre a constante de basicidade da amônia (Kᵦ) e a constante de ionização do ácido conjugado (Kₐ) do NH₄⁺:
Onde $ K_w = 1,0 \times 10^{-14} $.
Primeiro, vamos calcular $ K_a $ do NH₄⁺:
Passo 5
Como a concentração de NH₄⁺ é muito pequena comparada à de NH₃, podemos considerar que a solução é basicamente um solução de NH₄⁺.
A fórmula para calcular o pH de um ácido fraco é:
Primeiro, vamos calcular o volume total após a adição de HCl:
Agora, a concentração de NH₄⁺:
Passo 6
Substituindo os valores na fórmula do pH:
Primeiro, calculamos dentro da raiz:
Agora, a raiz quadrada:
Finalmente, o pH:
Resposta
O pH da solução após a adição de 99,9 mL de HCl é aproximadamente 5,28.