Enunciado

Construa um gráfico de titulação de 10,0 mL de HC2H3O2 0,10 mol/L com NaOH 0,10 mol/L. Os pontos da curva serão dados pelo cálculo do pH da solução após a adição de 1,0 mL de cada um, desde o início até que o total de 20,0 mL de base tenha sido adicionado.

Passo 1

Para fazer uma curva de titulação vamos separá-la em 4 momentos:

1)Início;

2) Antes do ponto de equivalência (PE);

3) No PE;

4) Após o PE;

Passo 2

1)No início (VNaOH = 0 mL) o que temos é o ácido acético (HC2H3O2 ou CH3COOH), 10 mL a 0,1mol/L. Logo, o pH será:

CH3COOH CH3COO- + H+ ; Ka = 1,8.10-5

Por aproximação, temos que:

H + = K a . C a =   1,8.10 - 5 . 0,1 = 1,34.10 - 3

p H =   - log ⁡ H + =   - log ⁡ 1,34.10 - 3 = 2,87

Logo, nesse ponto o pH vale 2,87.

Passo 3

2) Antes do ponto de equivalência, quando o volume da base adicionada for 5 mL. Calculando o número de mols das espécies e analisando a reação, temos:

nCH3COOH = C.V = 0,1.10.10-3 = 10-3 mols de CH3COOH.

nNaOH = C.V = 0,1.5.10-3 = 5.10-4 mols de NaOH.

Reação:

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

Início: 10.10-4 5.10-4 0 -

Esteq.: -5.10-4 -5.10-4 +5.10-4 -

Final: 5.10-4 0 5.10-4 -

Logo, como no final teremos apenas CH3COOH e CH3COONa, ou seja, um ácido fraco e um sal desse ácido, esse sistema se caracteriza como tampão e podemos utilizar a equação de Henderson-Hasselbach para calcular o pH.

p H = p K a + log ⁡ [ C H 3 C O O N a ] [ C H 3 C O O H ]

p H = 4,75 + log ⁡ 5.10 - 4 V 5.10 - 4 V = 4,75 + log ⁡ 1 = 4,75

Logo, nesse ponto o pH vale 4,75.

Passo 4

3) No Ponto de equivalência, é o ponto onde o número de mols da base adicionada (titulante) se iguala ao número de mols do ácido (titulado). Logo, quando VNaOH = 10 mL, temos:

Reação:

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

Início: 10-3 10-3 0 -

Esteq.: -10-3 -10-3 +10-3 -

Final: 0 0 10-3 -

[CH3COONa] = 10-3mol/20mL = 1/20 mol/L

Logo, como só temos CH3COONa no final da reação, estaremos em um caso de hidrólise de ânion (ou hidrólise básica), quando o produto da hidrólise é um ácido fraco e uma base forte.

Da hidrólise:

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- ; Kh = Kw/Ka

Utilizando as aproximações adequadas (desprezando o OH- proveniente da água e considerando que o sal hidrolisa pouco em comparação com a quantidade adicionada), temos a seguinte relação:

O H - = K h . C s a l = K w K a . C s a l =   10 - 14 .   1 20 1,8.10 - 5 = 5,27.10 - 6

p O H =   - log ⁡ 5,27.10 - 6 = 5,28

p H = 14 - p O H = 14 - 5,28 = 8,72

Logo, nesse ponto o pH vale 8,72.

Passo 5

4) Após o Ponto de equivalência, quando o volume da base for de 20 mL (VNaOH = 20mL), temos:

nNaOH = C.V = 0,1.20.10-3 = 2.10-3

Reação:

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

Início: 10-3 2.10-3 0 -

Esteq.: -10-3 -10-3 +10-3 -

Final: 0 10-3 10-3 -

Como no final só sobrou o sal de hidrólise básica (CH3COONa) e a base forte (NaOH), o pH do sistema será aproximadamente igual ao pH proveniente da base forte, uma vez que o sal que hidrolisa liberará pouco OH- e pode ser desprezado. Logo:

p O H =   - log ⁡ 10 - 3 = 3  

p H = 14 - p O H = 14 - 3 = 11

Logo, nesse ponto o pH vale 11.

Resposta

Achado o pH para cada um desses pontos em função do volume adicionado de base forte, podemos escrever o gráfico da curva de titulação como:

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