Durante uma titulação de
de Base fraca (B)
com
o analista obteve um volume final de
de titulante. Observe o quadro abaixo e marque o(s) indicador(es) que o analista pode ter usado, com base no valor do pH do Ponto Final . (Justifique)
Indicador | Faixa de <br> transição
|
---|---|
Ind-A |
|
Ind-B |
|
Ind-C |
|
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de química que envolve titulação de uma base fraca com ácido clorídrico (HCl). O objetivo aqui é descobrir qual indicador o analista usou, baseado no pH que ocorre quando a titulação chega ao ponto final. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de ácidos e bases, cálculo de pH em soluções aquosas, e como escolher um indicador apropriado com base no pH.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de base que temos. A base fraca (B) tem um volume de 10,00 mL e concentração de 0,100 mol/L. Para encontrar a quantidade de mols de base:
Passo 3
Agora, vamos ver quanto de HCl é necessário para neutralizar essa base. Sabemos que o HCl também tem concentração de 0,100 mol/L. A reação de neutralização entre a base fraca e o HCl é:
Como as concentrações são iguais, o volume de HCl necessário para neutralizar 0,001 mol de B será:
Então, o ponto de equivalência ocorre quando adicionamos 10,00 mL de HCl. No enunciado, foi adicionado 10,20 mL, o que significa que ultrapassamos levemente o ponto de equivalência, mas para simplificar, vamos considerar o ponto de equivalência na nossa análise.
Passo 4
No ponto de equivalência, todo o ácido ou base foi neutralizado. No caso, formamos BH⁺, o íon conjugado da base fraca. Como estamos trabalhando com uma base fraca, BH⁺ será um ácido fraco. Para encontrar o pH da solução no ponto de equivalência, precisamos calcular a constante de dissociação ácida (Kₐ) de BH⁺.
Sabemos que:
Onde $ K_w = 1,0 \times 10^{-14} $ é a constante de ionização da água. Então:
Passo 5
Agora, vamos calcular a concentração de BH⁺ na solução final. Inicialmente, tínhamos 0,001 mol de B e adicionamos 0,010 L de HCl. O volume total da solução é:
Assim, a concentração de BH⁺ é:
Agora, vamos usar a expressão para o equilíbrio de hidrólise de BH⁺:
A expressão da constante $ K_a $ é:
Assumindo que $ [B] $ e $ [H_3O^+] $ são iguais e representados por $ x $, temos:
Resolvendo para $ x $:
O pH é calculado por:
Passo 6
Agora que sabemos que o pH no ponto de equivalência é aproximadamente 5,28, precisamos escolher um indicador cuja faixa de transição englobe esse valor de pH. Vamos analisar as opções:
- Ind-A: faixa de 4-6
- Ind-B: faixa de 7-9
- Ind-C: faixa de 8-10
Como o pH encontrado (5,28) está dentro da faixa de Ind-A (4-6), esse é o indicador mais apropriado para essa titulação.
Resposta
O analista pode ter usado o Ind-A, cujo intervalo de transição de pH é de 4 a 6, pois o pH no ponto final é aproximadamente 5,28.