Enunciado

  1. Esquematize a curva de titulação para a titulação de 5,00 mL de H 3 A s O 4 ( a q )   0,010   M com K O H ( a q )   0,010   M , identificando os pontos inicial e final, os pontos estequiométricos e cada um dos pontos médios.
  2. Qual volume de KOH foi adicionado em cada ponto estequiométrico?
  3. Determine o pH em cada ponto estequiométrico. Para H 3 A s O 4 ( a q ) , p K a 1 = 2,25 e p K a 2 = 6,77 .

Passo 1

Legal galera, no momento inicial nós temos somente o ácido em solução aquosa, então o que acontece neste caso?

Sabemos que para este caso:

K a 1 = 5 × 10 - 3

Achando a concentração de cátions, usando esta constante:

K a 1 = H 2 A s O 4 - [ H 3 O + ] [ H 3 A s O 4 ]

No equilíbrio teremos:

H 3 A s O 4 = 0,01 - x

H 2 A s O 4 - = x

H 3 O + = x

Jogando na fórmula:

5 × 10 - 3 = x 2 0,01 - x

x 2 + 0,005 x - 0,00005 = 0

Resolvemos a equação de segundo grau:

H 3 O + = x = 0,005 m o l L

Agora nós conseguimos calcular o pH no ponto inicial, certo?

p H = - log ⁡ H 3 O +

Então:

p H = - log ⁡ 0,005 = 2,3

Então, no ponto inicial nós teremos um pH de 2,3 e um volume de KOH equivalente a 0 mL.

Passo 2

O próximo ponto é o primeiro ponto médio. Neste ponto, o KOH reage completamente com o ácido para convertê-lo na sua forma monoprótica.

Para acha-lo nós precisamos olhar a relação entre p K a e p H :

p H = p K a + log ⁡ [ B a s e ] i n i c i a l [ Á c i d o ] i n i c i a l

Como:

[ B a s e ] i n i c i a l = [ Á c i d o ] i n i c i a l

Então:

p H = p K a

Para ente primeiro ponto médio teremos:

p H = p K a 1 = 2,25

Passo 3

Agora nós precisamos achar o primeiro ponto estequiométrico, onde o número de mols do ácido e da base são iguais.

E para acha-lo nós precisamos achar o número de mols do ácido:

n H 3 A s O 4 = H 3 A s O 4 × V H 3 A s O 4

Substituindo:

n H 3 A s O 4 = 0,01 m o l L × 0,005   L = 5 × 10 - 5 m o l

Neste ponto temos:

n H 3 A s O 4 = n K O H = 5 × 10 - 5 m o l

Com isto nós conseguimos achar qual o volume da base foi usado

V K O H = n K O H K O H = 5 × 10 - 5 m o l 0,01 m o l L = 0,005   L

Então, nós temos ambos, ácido e base, em quantidades iguais na solução. Como a base adicionada reagiu com todo o H 3 A s O 4 , agora nós só teremos H 2 A s O 4 - .

Neste caso nós podemos calcular o pH como a média dos pKa’s do ácido, ignorando a terceira dissociação:

p H = p K a 1 + p K a 2 2 = 2,25 + 6,77 2 = 4,5

Então, no primeiro ponto estequiométrico nós teremos pH de 4,5 quando adicionamos 5 mL da base.

Passo 4

No segundo ponto médio nós teremos a mesma situação que o Passo 2, então:

p H = p K a 2 = 6,77

No segundo ponto estequiométrico nós teremos :

n H 2 A s O 4 - = 5 × 10 - 5 m o l

Como vimos anteriormente, certo?

E quanto aos mols da base?

n H 2 A s O 4 - = n K O H = 5 × 10 - 5 m o l

Agora é só calcular o volume:

V K O H = n K O H K O H = 5 × 10 - 5 m o l 0,01 m o l L = 0,005   L

Como nós já tínhamos adicionado 5 mL, o volume total será de 10 mL, certo?

Aqui, novamente nós teremos concentrações iguais do ácido e da base na solução, e restará somente H A s O 4 2 - na solução.

E para achar sua concentração nós podemos usar a concentração da base, já que:

K O H = H A s O 4 2 -

Sendo assim:

H A s O 4 2 - = n K O H V t o t a l

Lembrando que:

V t o t a l = 15   m L

Então:

H A s O 4 2 - = 5 × 10 - 5 m o l 0,015   L = 3,3 × 10 - 5 m o l L

Vamos guardar esta informação!

Passo 5

Para achar o pH neste segundo ponto estequiométrico nós teremos que considerar este equilíbrio:

A constante no equilíbrio será:

K b 1 = K w K a 2

Lembrando que:

K a 2 = 8 × 10 - 8

Então:

K b 1 = 10 - 14 8 × 10 - 8 = 1,3 × 10 - 7

Construindo a tabela das concentrações no equilíbrio:

Lembrando que:

K b 1 = H 2 A s O 4 - [ O H - ] [ H A s O 4 2 - ]

Substituindo:

1,3 × 10 - 7 = x 2 0,0033 - x

Resolvendo a equação de segundo grau:

O H - = x = 2,1 × 10 - 5 m o l L

Podemos achar com isso o pOH:

p O H = - log ⁡ O H -

Substituindo:

p O H = 4,7

Mas queremos o pH, certo?

p H = 14 - p O H = 9,3

Então no segundo ponto estequiométrico teremos um pH de 9,3 quando o volume da base é de 10 mL

Passo 6

Resumindo:

Agora é só desenhar:

Ufaaa ! Essa foi pesada, não foi?

Resposta

  1. e c)
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Calcular o pH de uma solução 0,0400m o lL - 1 de N a 3 A s O 4 .
Calcular o pH de uma solução 0,0400m o lL - 1 : N a H C 2 O 4 .
Calcular o pH de uma solução 0,0400m o lL - 1 : H 2 N C 2 H 4 N H 3 + C l - .
Proporcionar um indicador adequado para as titulações baseadas nas seguintes reações; usar 0,05m o lL - 1 se for necessária a concentração no ponto de equivalência. N H 2 C 2 H 4 N H 2 + 2 H C l → C l
Proporcionar um indicador adequado para as titulações baseadas nas seguintes reações; usar 0,05m o lL - 1 se for necessária a concentração no ponto de equivalência. H 2 P + 2 N a O H → N a 2 P + 2 H 2