Durante uma titulação de 10,00 mL de Base fraca (B) 0,100 mol / L(kb=1,8 times 10^-5) com HCl 0,100 mol / L o analista obteve um volume final de 10,20 mL 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 (pH)
Ind-A 4-6
Ind-B 7-9
Ind-C 8-10

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:
Mols de B = Volume times Concentração = 10,00, mL times 0,100, molL = 0,001, mol çã

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:
B + HCl BH^+ + Cl^-
Como as concentrações são iguais, o volume de HCl necessário para neutralizar 0,001 mol de B será:
Volume de HCl = Mols de BConcentração de HCl = 0,001, mol0,100, molL = 0,010, L = 10,00, mL çã
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:
Ka times Kb = Kw
Onde $ K_w = 1,0 \times 10^{-14} $ é a constante de ionização da água. Então:
Kw = 1,0 times 10^-14

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:
Volume total = 10,00, mL + 10,00, mL = 20,00, mL = 0,020, L
Assim, a concentração de BH⁺ é:
Concentração de BH⁺ = 0,001, mol0,020, L = 0,050, molL çã
Agora, vamos usar a expressão para o equilíbrio de hidrólise de BH⁺:
BH^+ + H2O rightarrow B + H3O^+
A expressão da constante $ K_a $ é:
Ka
Assumindo que $ [B] $ e $ [H_3O^+] $ são iguais e representados por $ x $, temos:
Ka = [B][H3O^+][BH^+]
Resolvendo para $ x $:
[B]
[H3O^+]
O pH é calculado por:
x

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.

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