Construa um gráfico de titulação de
de
com
. Os pontos da curva serão dados pelo cálculo do pH da solução após a adição de
de cada um, desde o início até que o total de
de base tenha sido adicionado.
Passo 1
Beleza, o que a questão pede é montar a curva de titulação de 10,0 mL de ácido acético 0,10 M com NaOH 0,10 M, calculando o pH a cada 1,0 mL de base até 20,0 mL. O conteúdo aqui é titulação de ácido fraco por base forte: vamos usar Ka do ácido acético (Ka≈1,8·10⁻⁵, pKa≈4,76), a constante de ionização da água (Kw=1·10⁻¹⁴), o método da reação stequiométrica para moles de HA e A⁻, a equação de Henderson–Hasselbalch no regime tampão, a hidrólise de A⁻ no ponto de equivalência e o cálculo de excesso de OH⁻ depois da equivalência.
Passo 2
Primeiro, o pH inicial (0 mL de NaOH). Aqui não tem tampão, é só ácido fraco em água. A concentração inicial é
Para ácidos fracos usa-se:
Logo
e
Passo 3
Agora, de 1 mL até 9 mL de NaOH (região tampão). A cada adição de V_b mL temos:
- moles iniciais de HA:
- moles de OH⁻ adicionados:
Depois da reação HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O:
No tampão vale Henderson–Hasselbalch:
Calculando para V_b=1…9 mL dá:
V_b (mL) → pH
1 → 3,81
2 → 4,16
3 → 4,39
4 → 4,58
5 → 4,76
6 → 4,94
7 → 5,13
8 → 5,36
9 → 5,71
1 → 3,81
2 → 4,16
3 → 4,39
4 → 4,58
5 → 4,76
6 → 4,94
7 → 5,13
8 → 5,36
9 → 5,71
Passo 4
No ponto de equivalência V_b=10 mL: todo ácido virou A⁻, a concentração de A⁻ é
A base conjugada sofre hidrólise:
com
Em
Passo 5
Para V_b>10 mL temos excesso de OH⁻. O excesso de moles é
e o volume total é
mL. Então
Fazendo as contas para V_b=11…20 mL:
V_b (mL) → pH
11 → 11,68
12 → 11,96
13 → 12,12
14 → 12,22
15 → 12,30
16 → 12,36
17 → 12,41
18 → 12,46
19 → 12,49
20 → 12,52
11 → 11,68
12 → 11,96
13 → 12,12
14 → 12,22
15 → 12,30
16 → 12,36
17 → 12,41
18 → 12,46
19 → 12,49
20 → 12,52
Resposta
Segue a tabela completa de pH vs. volume de NaOH adicionado:
0 mL → 2,87
1 mL → 3,81
2 mL → 4,16
3 mL → 4,39
4 mL → 4,58
5 mL → 4,76
6 mL → 4,94
7 mL → 5,13
8 mL → 5,36
9 mL → 5,71
10 mL → 8,72
11 mL → 11,68
12 mL → 11,96
13 mL → 12,12
14 mL → 12,22
15 mL → 12,30
16 mL → 12,36
17 mL → 12,41
18 mL → 12,46
19 mL → 12,49
20 mL → 12,52
1 mL → 3,81
2 mL → 4,16
3 mL → 4,39
4 mL → 4,58
5 mL → 4,76
6 mL → 4,94
7 mL → 5,13
8 mL → 5,36
9 mL → 5,71
10 mL → 8,72
11 mL → 11,68
12 mL → 11,96
13 mL → 12,12
14 mL → 12,22
15 mL → 12,30
16 mL → 12,36
17 mL → 12,41
18 mL → 12,46
19 mL → 12,49
20 mL → 12,52