Para a titulação de 50,0 mL de uma solução de Cu(NO3)2 0,08 M com uma solução de EDTA 0,04 M, tamponado em pH 5,0, calcule o valor de pCu^2+ nos volumes de EDTA adicionados: 90 ; 100 ; 110 mL (dados Kf=10^18 e a4 a pH 5=3,5 times 10^-7)(2,0 pontos)
Cu^2++Y^4 rightarrow CuY^2-

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de titulação envolvendo Cu(NO₃)₂ e EDTA. A gente vai precisar entender um pouco sobre química de complexos e titulação com ligantes como o EDTA. O objetivo aqui é calcular o valor de pCu²⁺ após adicionar 90 mL, 100 mL e 110 mL de uma solução de EDTA. Vamos precisar usar a estequiometria das reações envolvidas e a constante de formação do complexo.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de Cu²⁺ que temos inicialmente. A concentração da solução de Cu(NO₃)₂ é de 0,08 M e o volume é de 50,0 mL. Para encontrar os mols:
Mols de Cu^2+ = 0,08 , M times 0,050 , L = 0,004 , mols

Passo 3

Agora, vamos calcular a quantidade de mols de EDTA adicionados para cada volume de 90 mL, 100 mL e 110 mL. A concentração de EDTA é 0,04 M.
Para 90 mL:
Mols de EDTA = 0,04 , M times 0,090 , L = 0,0036 , mols
Para 100 mL:
Mols de EDTA = 0,04 , M times 0,100 , L = 0,004 , mols
Para 110 mL:
Mols de EDTA = 0,04 , M times 0,110 , L = 0,0044 , mols

Passo 4

A reação entre Cu²⁺ e EDTA forma um complexo estável:
Cu^2+ + Y^4- rightarrow CuY^2-
A constante de formação é , o que indica que a reação favorece fortemente a formação do complexo.

Passo 5

Vamos analisar cada volume de EDTA adicionado:
a) 90 mL de EDTA (0,0036 mol):
  • Mols de Cu²⁺: 0,004 mol
  • Mols de EDTA: 0,0036 mol
Como 0,004 , mol Cu^2+ - 0,0036 , mol EDTA = 0,0004 , mol Cu^2+ livres é o ligante que reage com Cu²⁺, todo o EDTA vai reagir com o Cu²⁺ disponível:
Volume total = 50,0 , mL + 90 , mL = 140 , mL = 0,140 , L
Agora, vamos calcular a concentração de Cu²⁺ livre:
[Cu^2+] = 0,0004 , mol0,140 , L approx 0,002857 , M
pCu^2+ = -log(0,002857) approx 2,54
Finalmente, o pCu²⁺ é:
0,004 , mol Cu^2+ - 0,004 , mol EDTA = 0 , mol Cu^2+ livres
b) 100 mL de EDTA (0,004 mol):
  • Mols de Cu²⁺: 0,004 mol
  • Mols de EDTA: 0,004 mol
Aqui, a quantidade de EDTA é igual à quantidade de Cu²⁺. Todo o Cu²⁺ vai se ligar ao EDTA:
EDTA excedente = 0,0044 , mol - 0,004 , mol = 0,0004 , mol
Como não resta Cu²⁺ livre, teoricamente, o pCu²⁺ tende ao infinito. Porém, na prática, consideramos que há traços mínimos devido à constante de equilíbrio.
c) 110 mL de EDTA (0,0044 mol):
  • Mols de Cu²⁺: 0,004 mol
  • Mols de EDTA: 0,0044 mol
Aqui, temos excesso de EDTA:
Volume total = 50,0 , mL + 110 , mL = 160 , mL = 0,160 , L
[Cu^2+] approx 0 , M
Como todo Cu²⁺ está complexo, consideramos que não há Cu²⁺ livre:
Novamente, o pCu²⁺ tende ao infinito na teoria, mas na prática, é um valor muito alto.

Resposta

a) Para 90 mL de EDTA, pCu²⁺ ≈ 2,54
b) Para 100 mL de EDTA, pCu²⁺ tende ao infinito (sem Cu²⁺ livre)
c) Para 110 mL de EDTA, pCu²⁺ tende ao infinito (sem Cu²⁺ livre)

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