Considere a titulação de 25 mL de NH3 0,1 mol / L com HCl 0,1 mol / L. Calcular os valores de pH e esboçar a curva de titulação para os seguintes volumes adicionados do titulante: 10 mL de HCl

Passo 1

Beleza, vamos resolver juntos esse exercício de titulação! A gente tem 25 mL de uma solução de amônia ( NH3) com concentração de 0,1 mol/L e vamos adicionar 10 mL de HCl também com 0,1 mol/L. Precisamos calcular o pH dessa mistura e esboçar a curva de titulação para esse volume adicionado de HCl. Para isso, vamos usar conceitos de ácido-base, neutralização e equilíbrio químico.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de NH3 e de HCl que temos. A fórmula para mols é:
mols = concentração times volume çã
Para a amônia:
mols de NH3 = 0,1 , mol/L times 0,025 , L = 0,0025 , mol
E para o HCl que vamos adicionar:
mols de HCl = 0,1 , mol/L times 0,010 , L = 0,001 , mol

Passo 3

Na titulação, o HCl vai reagir com a NH3 formando NH4^+ e Cl^-. A equação da reação é:
NH3 + HCl NH4^+ + Cl^-
Como temos menos mols de HCl do que de NH3, uma parte da amônia vai ser neutralizada, e vamos ter uma solução tampão formada por NH3 e NH4^+.

Passo 4

Vamos determinar quantos mols de cada espécie teremos após a adição de 10 mL de HCl:
mols de NH3 restantes = 0,0025 , mol - 0,001 , mol = 0,0015 , mol
mols de NH4^+ formados = 0,001 , mol

Passo 5

Agora, precisamos considerar o volume total da solução após a adição de HCl:
Volume total = 25 , mL + 10 , mL = 35 , mL = 0,035 , L
Assim, as concentrações são:
[NH3] = 0,0015 , mol0,035 , L approx 0,0429 , mol/L
[NH4^+] = 0,001 , mol0,035 , L approx 0,0286 , mol/L

Passo 6

Como temos um sistema tampão de NH3 e NH4^+, podemos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para calcular o pH:
pH = pKb + log([base][ácido , conj ]) á
Mas como também temos a relação entre Kb e Ka, podemos reescrever a equação usando Ka:
pH = pKa + log([NH3][NH4^+])
Sabemos que:
Ka times Kb = Kw = 1 times 10^-14
Para a amônia, Kb = 1,8 times 10^-5, então:
Ka = KwKb = 1 times 10^-141,8 times 10^-5 approx 5,56 times 10^-10
pKa = -log(5,56 times 10^-10) approx 9,25

Passo 7

Agora, substituímos os valores na equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = 9,25 + log(0,04290,0286) approx 9,25 + log(1,5) approx 9,25 + 0,176 = 9,426

Resposta

O pH da solução após a adição de 10 mL de HCl é aproximadamente 9,43.

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