(Ita 2020) Considere a titulação de um ácido por meio da adição de uma base. Calcule o pH inicial e o pH no ponto de equivalência e construa a curva de titulação, ou seja, o gráfico do pH em função da porcentagem de ácido neutralizado. Apresente os cálculos realizados para os três casos. Dados eventualmente necessários:
.
Ácido fraco hipotético (
) com uma base forte
.
Ácido fraco hipotético (
Passo 1
O enunciado trata da titulação de um ácido fraco hipotético HZ
,
por uma base forte NaOH
. Precisamos calcular o pH:
- na solução inicial (0 % de ácido neutralizado),
- no ponto de meia‐equivalência (50 %),
- no ponto de equivalência (100 %),
e ainda indicar como se constrói a curva de titulação (vs.\ porcentagem de ácido neutralizado).
Passo 2
Cálculo do
inicial (apenas HZ em água). Para um ácido fraco vale a aproximação
e portanto
Dados:
Então
Passo 3
Cálculo do
na meia‐equivalência (50 % de HZ convertido em
).
Neste ponto , do que decorre pela equação de Henderson-Hasselbalch
Neste ponto
Passo 4
Cálculo do
no ponto de equivalência (100 %).
Toda a HZ foi convertida em ; a concentração de
no volume total dobrado é
Toda a HZ foi convertida em
A base conjugada
sofre hidrólise com
Em equilíbrio hidrolítico
logo
Passo 5
Construção da curva de titulação
vs.\ fração
de ácido neutralizado
.
- Para
(região de tampão):
- Em
obtém‐se . - Para
(excesso de OH ):
O gráfico começa em
, sobe lentamente até
em 50 %, depois aumenta mais rápido e atinge
em 100 %, subindo ainda para valores básicos se
.
Resposta
pH inicial
pH em 50 % (meia‐equivalência)
pH no ponto de equivalência
pH em 50 % (meia‐equivalência)
pH no ponto de equivalência