A seguintes titulações foram realizadas em meio ácido. A) Faça o balanceamento da reação processada e B) determine o potencial após a adição de i) 5,0 mL de titulante, ii) no ponto de equivalência e iii) 26 mL de titulante. C) Determine se o ponto de equivalência é simétrico ou assimétrico em cada curva de titulação e justifique.
III) C e^4 ++F e^2 + rightharpoons C e^3 ++F e^3 + (Considere que a reação ocorre utilizando 50 mL de Fe^2+ 0,05 mol L^-1 (analíto) com Ce ^4+ 0,1 mol L^-1 (titulante))
& E^0(Fe^3+ / Fe^2+)=+0,68 V & E^0(C e^4+ / Ce^3+)=+1,44 V

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um exercício de titulação em meio ácido envolvendo reações de oxidação e redução. Precisamos balancear a reação, calcular o potencial em diferentes pontos da titulação usando a equação de Nernst, e decidir se o ponto de equivalência na curva de titulação é simétrico ou não. Para isso, vamos usar conceitos de química redox e eletroquímica.

Passo 2

A) Balanceamento da reação
Primeiro, vamos balancear a reação de oxidação-redução:
Ce^4+ + Fe^2+ rightharpoons Ce^3+ + Fe^3+
Vamos verificar se está balanceada:
  • Césio (Ce): 1 no lado esquerdo e 1 no lado direito.
  • Ferro (Fe): 1 no lado esquerdo e 1 no lado direito.
  • Carga total: Lado esquerdo: ; Lado direito: .
Tudo está balanceado!

Passo 3

B) Determinação do potencial em diferentes pontos usando a equação de Nernst
Vamos usar a equação de Nernst para calcular o potencial da célula em diferentes pontos da titulação:
E = E^0 - 0,0592n log Q
Onde:
  • E^0célula = E^0(Ce^4+/Ce^3+) - E^0(Fe^3+/Fe^2+) = 1,44,V - 0,68,V = 0,76,V é o potencial padrão da célula.
  • CCe^4+ = 0,1,mol/L, V = 5,0,mL = 0,005,L é o número de elétrons transferidos.
  • Mo<=s = C times V = 0,1 times 0,005 = 0,0005,mol é o quociente de reação.
Primeiro, calculamos o potencial padrão da reação:
CFe^2+ = 0,05,mol/L, V = 50,mL = 0,05,L é
Como transferência de 1 elétron ocorre na reação, Mo<=s = 0,05 times 0,05 = 0,0025,mol .
Agora, vamos calcular Fe^2+ = 0,0025 - 0,0005 = 0,0020,mol nos três pontos:
i) Após a adição de 5,0 mL de titulante
Primeiro, calculamos as moles de Ce^4+ excedente = 0 (pois todos reagiram) adicionadas:
E = 0,76,V - 0,05921 log 0 = 0,76,V (pois log(0) tende a -∞, mas aqui consideramos que E se aproxima de 0,76,V)
0,05,L times 0,05,mol/L = 0,0025,mol
As moles de Vtitulante = 0,00250,1 = 0,025,L = 25,mL inicialmente presentes:
CCe^4+ = 0,1,mol/L, V = 26,mL = 0,026,L
Mo<=s = 0,1 times 0,026 = 0,0026,mol
A reação consome 0,0005 mol de 0,0026 - 0,0025 = 0,0001,mol , sobrando:
Ce^4+ = 0,00010,05,L + 0,026,L = 0,00010,076 approx 0,00132,M
Fe^3+ = 0,00250,076 approx 0,03289,M
Agora, Ce^3+ = 0,00250,076 approx 0,03289,M
Então,
Q = [Ce^3+][Fe^3+][Ce^4+][Fe^2+] = (0,03289)(0,03289)(0,00132)(0) (Como [Fe^2+] = 0, Q tende a infinito)
ii) No ponto de equivalência
No ponto de equivalência, as moles de E = 0,76,V - 0,05921 log infty = 0,76,V - infty = -infty,V adicionadas são iguais às moles de presentes inicialmente:
Aqui, e são totalmente reagidos, formando e . O potencial no ponto de equivalência pode ser calculado usando as concentrações da mistura, mas considerando que é uma reação completa, o potencial será influenciado pelo mix de produtos e reagentes. Para simplificação, nesse ponto, geralmente, o potencial tende a ser próximo ao potencial padrão da célula, .
iii) Após a adição de 26 mL de titulante
Agora, adicionamos 26 mL de :
Moles de = 0,0025 mol
Excedente de :
Concentrações:
Agora, o quociente de reação :
Então,
Na prática, o potencial se aproxima de um valor muito negativo devido ao excesso de titulante.

Passo 4

C) Simetria do ponto de equivalência na curva de titulação
A simetria do ponto de equivalência depende das concentrações e das proporções das espécies envolvidas. Se a quantidade de titulante adicionado for igual ao analito, formando um ponto de equivalência claro e bem definido, a curva tende a ser simétrica. No nosso caso:
  • A concentração de é maior que a de , mas usamos volumes que equilibram as moles.
Assim, a curva de titulação provavelmente será simétrica, pois a reação ocorre de maneira balanceada entre as espécies redox, resultando em uma mudança uniforme no potencial próximo ao ponto de equivalência.

Resposta

A curva de titulação apresenta ponto de equival��ncia simétrico, pois as espécies redox reagem em proporções balanceadas, resultando em uma mudança uniforme no potencial próximo ao ponto de equivalência.

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