7- Prepara-se 500 mL solução de ácido acético apartir de sua solução concentrada Densidade:
, pureza
. Se a solução tiver concentração analítica de
qual deve ser o pH final? Qual a massa, volume de ácido concentrado que deve ser utilizado?
Instrumental.
Passo 1
O que o enunciado pede e o que foi dado.
- Pedidos: (1) qual deve ser o
final da solução preparada; (2) qual a massa e o volume da solução concentrada de ácido acético que devo usar para preparar de solução com concentração analítica . - Dados fornecidos: densidade da solução concentrada
(ou seja ), pureza (teor em massa) , concentração desejada , volume final desejado .
Não resolvo nada neste passo, só organizei o que é pedido e o que temos.
Passo 2
Quantos mols de ácido acético puro são necessários.
- Definição importante: molaridade
é o número de mols por litro, isto é , onde é número de mols e é volume em litros. Logo . - Aplicando ao nosso caso:
e . Então
Portanto precisamos de
de ácido acético puro.
Passo 3
Converter mols em massa de ácido acético puro.
- Fórmula usada: massa
, onde é a massa molar (g/mol). - Massa molar do ácido acético (
) é . - Então
Arredondando de forma prática:
de ácido acético puro são necessários.
Passo 4
Calcular a massa e o volume da solução concentrada (80% em massa, densidade
).
- Se a solução tem
em massa, isso significa que em de solução há de ácido acético puro. Para obter massa de solução necessária usamos . - Logo
Arredondando:
de solução concentrada.
- Agora usar densidade para obter volume. Densidade
dá . Com e ,
Arredondando:
, prático usar
.
Portanto deve-se pipetar aproximadamente (massa
) da solução concentrada para obter os
de ácido puro.
Portanto deve-se pipetar aproximadamente
Passo 5
Preparação prática (breve orientação experimental):
- Medir cerca de
da solução concentrada usando pipeta ou proveta (preferível pipeta volumétrica para precisão). Transferir para balão volumétrico de parcialmente cheio de água destilada; completar até e homogeneizar. Sempre adicionar o ácido à água (nunca o contrário) por segurança.
(Isto é procedimento prático; os números já estão calculados nos passos anteriores.)
Passo 6
Cálculo do
da solução
de ácido acético — teoria básica e equações.
- O ácido acético (
) é um ácido fraco que se dissocia parcialmente:
- Constante de acidez
define o equilíbrio:
- Valor usado: para ácido acético
(valor padrão a ). Vou usar este . - Se a concentração inicial de ácido for
e a dissociação em equilíbrio for , então . Inserindo em ,
Esta é a equação que vamos resolver para
.
Passo 7
Resolvendo exatamente a equação de equilíbrio (quadrática).
- Reescrevendo:
- Colocando em forma padrão:
Isto é uma equação quadrática
com
,
,
. A solução positiva é
- Calcule o discriminante interno:
- Raiz:
- Portanto
Assim
.
Passo 8
Cálculo do
a partir de
.
- Definição:
. - Aplicando:
- Observação: a aproximação simples
dá praticamente o mesmo resultado, então a aproximação é válida aqui.
Passo 9
Resumo numérico final (preparação e pH calculado).
- Mols necessários:
. - Massa de ácido acético puro necessária:
(usar na prática). - Massa da solução concentrada (80%):
. - Volume da solução concentrada a pipetar:
(usar na prática). -
da solução de ácido acético: aproximadamente .
Resposta
massa da solução concentrada a usar
volume da solução concentrada a usar