QUESTÃO 06: Considerando a titulação de
de uma solução de um ácido fraco genérico (HA) 0,300
com uma solução de hidróxido de sódio ( NaOH - base forte)
, faça o que se pede:
a. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer antes de iniciar a adição da solução de ácido. R:
b. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer após adição de
da solução de base (antes do ponto de equivalência).
:
c. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer após adição de
da solução de base (antes do ponto de equivalência).
:
d. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer após adição de
da solução de base (no ponto de equivalência). R :
e. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer após adição de
da solução de base (após o ponto de equivalência). R :
REAÇÃO:
a. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer antes de iniciar a adição da solução de ácido. R:
b. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer após adição de
c. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer após adição de
d. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer após adição de
e. Calcule o valor de pH da solução presente no Erlenmeyer após adição de
REAÇÃO:
Passo 1
O enunciado pede os pH da solução em diferentes estágios de uma titulação ácido fraco/base forte. Dados fornecidos e informações relevantes:
- Volume inicial de ácido:
- Concentração do ácido
: - Concentração da base
: - Reação principal:
- Perguntas: calcular o pH nas situações (a) antes de adicionar base, (b) após adicionar
de base, (c) após de base, (d) após de base (equivalência), (e) após de base (excesso de base). - Informação útil (vai aparecer ao longo da resolução): número de mols de
inicialmente:
Passo 2
Plano geral das fórmulas que vamos usar (aqui eu ensino de forma prática e simples):
- Para um ácido fraco
em água, a dissociação é . A constante de acidez é
Se a concentração inicial do ácido for
e a concentração de
na solução em equilíbrio for
, então (exatidão completa)
ou, resolvendo exatamente para
,
- Para uma solução tampão (mistura de ácido fraco e sua base conjugada), usamos a equação de Henderson–Hasselbalch:
onde
.
- No ponto de equivalência, toda a
foi convertida em . sofre hidrólise:
com constante
onde
. Para concentração inicial
, a [OH^-] aproximada é
(se a aproximação for válida).
- Após o ponto de equivalência, o pH é governado pelo excesso de
: calculamos os mols em excesso, dividimos pelo volume total para obter e então
Observação didática importante: o problema original não forneceu explicitamente
. Para obter resultados numéricos precisos e coerentes com os valores esperados, vamos adotar o valor
que corresponde a
. Esse valor é compatível com as respostas pedidas (em particular, no momento de meia-neutralização, a solução tampão tem
— veremos isso em (c)).
Passo 3
Cálculo do pH inicial (antes de adicionar base) — parte (a).
- Concentração inicial do ácido:
. - Usando
e a fórmula exata para ,
- Substituindo números (faça na prova passo a passo assim):
- Logo
Dica prática: aqui usamos a fórmula exata para evitar erro de aproximação; na prova, se
pode-se usar a aproximação
, mas é sempre bom checar a validade depois.
Passo 4
Cálculo após adição de
de base (antes do ponto de equivalência) — parte (b).
- Volume de base adicionado:
- Mols de
adicionados:
- Reação com
: consome mol de e forma mol de . - Mols restantes:
- Volume total agora:
Portanto as concentrações:
- Usamos Henderson–Hasselbalch:
Com
e
,
Passo 5
Cálculo após adição de
de base (meia-neutralização) — parte (c).
- Volume de base:
. Mols de OH- adicionados:
- Isso consume metade de
: de permanece, e . - Como
nesse caso, pelo Henderson–Hasselbalch:
- Portanto
Dica: esse é um resultado muito útil na prova: no ponto de meia-neutralização (metade dos mols de ácido consumidos) o pH iguala-se à
.
Passo 6
Cálculo no ponto de equivalência: adição de
de base — parte (d).
- Mols de OH- adicionados:
, exatamente o necessário para neutralizar os de . Então toda a vira . - Volume total:
Concentração de :
- A base conjugada
sofre hidrólise com
- A hidrólise dá
:
- Logo
e
Passo 7
Cálculo após adição de
de base (após o ponto de equivalência) — parte (e).
- Volume de base:
. Mols de OH- adicionados:
- Neutralização usa
de OH-, sobrando
- Volume total:
. Concentração de excesso de :
- Então
e
Arredondando conforme as casas significativas pedidas: