Escolha o indicador adequado para a titulação de uma solução
de cada um dos seguintes ácidos com
:
fenol
fenol
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra escolher um indicador adequado pra titulação de fenol (um ácido fraco, 0,1 mol/L, com Ka = 1,0×10⁻¹⁰) usando NaOH 0,1 mol/L. Isso é química de ácido-base, mais especificamente de ponto de equivalência em titulação. Para resolver, a gente vai precisar:
- Entender que no ponto de equivalência o fenol virou completamente fenolato (ânion).
- Calcular o pH dessa solução de fenolato (que é básico porque fenolato sofre hidrólise).
- Ver o intervalo de viragem dos indicadores e escolher um que mude de cor nessa faixa de pH.
Passo 2
Primeiro, acho o pKa do fenol:
pKa = –log(Ka) = –log(1,0×10⁻¹⁰) = 10.
Como a titulação é 1:1 e as concentrações são iguais (0,1 M de fenol e 0,1 M de NaOH), no ponto de equivalência o volume dobrou e a concentração de fenolato (A⁻) é:
C_A⁻ = 0,1 mol/L ÷ 2 = 0,05 mol/L.
pKa = –log(Ka) = –log(1,0×10⁻¹⁰) = 10.
Como a titulação é 1:1 e as concentrações são iguais (0,1 M de fenol e 0,1 M de NaOH), no ponto de equivalência o volume dobrou e a concentração de fenolato (A⁻) é:
C_A⁻ = 0,1 mol/L ÷ 2 = 0,05 mol/L.
Agora calculo a constante de base (Kb) do fenolato usando Kw = 1,0×10⁻¹⁴:
Kb = Kw / Ka = 1,0×10⁻¹⁴ / (1,0×10⁻¹⁰) = 1,0×10⁻⁴.
Kb = Kw / Ka = 1,0×10⁻¹⁴ / (1,0×10⁻¹⁰) = 1,0×10⁻⁴.
Passo 3
Para saber o pH, trato a hidrólise do ânion A⁻:
A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻
A concentração inicial de A⁻ é C_A⁻ = 0,05 M e, ao final, gera x de OH⁻.
Aproximação (x pequeno):
Kb = [HA][OH⁻]/[A⁻] ≃ x² / (0,05)
x = [OH⁻] ≃ √(Kb·0,05) = √(1,0×10⁻⁴ · 0,05) = √(5,0×10⁻⁶) ≃ 2,24×10⁻³ M.
A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻
A concentração inicial de A⁻ é C_A⁻ = 0,05 M e, ao final, gera x de OH⁻.
Aproximação (x pequeno):
Kb = [HA][OH⁻]/[A⁻] ≃ x² / (0,05)
x = [OH⁻] ≃ √(Kb·0,05) = √(1,0×10⁻⁴ · 0,05) = √(5,0×10⁻⁶) ≃ 2,24×10⁻³ M.
Então pOH = –log(2,24×10⁻³) ≃ 2,65 → pH = 14 – 2,65 = 11,35.
Passo 4
O ponto de equivalência fica em pH ≃ 11,35, ou seja, bem básico. A gente precisa de um indicador que mude de cor nessa região. Por exemplo:
- Fenolftaleína tem faixa de viragem em torno de 8,2 → 10,0 (rosa em básico).
- Alaranjado de metila vira lá por 3,1 → 4,4 (muito ácido).
Só a fenolftaleína cobre um pH bem alto, embora não atinja 11,35 total, ela já está totalmente rosa bem antes disso e continua até pH ~10. Mas na prática é o melhor que temos para ácidos fracos x bases fortes.
Resposta
Fenolftaleína.