Aula Volumetria (Parte 02), Notas de aula de Química Analítica

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QUÍMICA QUANTITATIVA

Araçatuba

Profº. Ricardo Reche

Análise Volumétrica

PARTE 02

TITULAÇÃO ÁCIDO FRACO COM BASE FORTE

A curva de titulação pode ser dividida em 3 regiões (antes do PE, no PE e apos o PE) e o cálculo da curva de titulação pode ser dividida em 4 etapas. 1 ° ETAPA Antes de iniciar a titulação A solução contem apenas acido fraco e agua, ou seja, uma solução aquosa de acido fraco. O pH da solução será determinado pela dissociação do acido fraco. 2 ° ETAPA Antes de atingir o Ponto de Equivalência Após iniciarmos a introdução de base, ocorre a reação entre o ácido e a base, formando o sal. Desta forma, coexistem em equilíbrio no meio um ácido fraco e o seu sal, ou seja, temos uma solução tampão. E, para tanto, o cálculo do pH se resume a empregar a fórmula de solução tampão! 3 ° ETAPA No Ponto de Equivalência Isto significa que, no ponto de equivalência entre o ácido fraco e a base forte, nem sobra ácido, nem sobra base; mas, o sal formado tem caráter básico. E, assim, o meio será ligeiramente básico (pH> 7 , 0 ). O pH do meio será determinado, então, pelo sal. Trata-se então de um problema de hidrólise salina!

Exemplo : Titulação de 100 , 00 mL de CH 3 COOH 0 , 100 mol/L com solução

padrão NaOH 0 , 100 mol/L. Dado Ka = 1 , 80 x 10

• 5

1. Escrever a reação química:

CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)

Qualquer quantidade de H 3 O

adicionado ira consumir uma quantidade

estequiométrica de OH

H 3 O

(aq) + OH

(aq) 2 H 2 O^ (l)

2. Calcular o volume de titulante necessário para atingir o ponto de

equivalência.

n° mol NaOH = n° mol CH 3 COOH

C NaOH x V NaOH = C CH3COOH x V CH3COOH

0,100 mol/L x V NaOH add = 0,100 mol/L x 100,00 mL

V NaOH PE = 100 mL

1  ETAPA: Antes de iniciar a titulação

CH 3 COOH ↔ H+^ CH 3 COO-

Início 0,1 - - Reage/forma - x + x + x Equilíbrio 0,1 - x x x

Solução aquosa de um ácido fraco. O pH e calculado em

função da dissociação do ácido acético presente na solução.

CH 3 COOH (aq) H

(aq) + CH 3 COO

(aq) Ka = 1,80 x 10

• 5
• Para um erro menor que 5%,

podemos simplificar para 0,1.

• Se o erro for maior que 5 %,

resolver por equação do 2ª grau

(Báscara)

2  ETAPA: Antes de atingir o Ponto de Equivalência

Ha uma mistura do ácido acético e acetato de sódio (ácido e base

conjugados) formando um tampão. O pH pode ser calculado através da

relação de concentrações do ácido e da base conjugada.

a) VNaOH add = 20,00 mL CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)

CH 3 COOH NaOH → CH 3 COONa H 2 O Início 1,0 10-^2 2,0 10-^3 - - Reage/forma 2,0 10-^3 2,0 10-^3 2,0 10-^3 2,0 10-^3 Equilíbrio 8,0 10-^3 - 2,0 10-^3 2,0 10-^3 Volume 100,0 mL 20,0 mL Vtotal = 120,0 mL

n° mol NaOH = C NaOH・V NaOH 0,100・0,0200 Mol NaOH = 2,0 10-^3 mol

n° mol HAc = C HAc・V HAc 0,100・0,100 Mol NaOH = 1,0 10-^2 mol

Ou podemos usar a equação de Henderson-Hasselbalch

2  ETAPA: Antes de atingir o Ponto de Equivalência

b) VNaOH add = 50,00 mL

CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)

CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O Início 1,0 10-^2 5,0 10-^3 - - Reage/forma 5,0 10-^3 5,0 10-^3 5,0 10-^3 5,0 10-^3 Equilíbrio 5,0 10-^3 - 5,0 10-^3 5,0 10-^3 Volume 100,0 mL 50,0 mL Vtotal = 150,0 mL

n° mol NaOH = C NaOH・V NaOH 0,100・0,0500 Mol NaOH = 5,0 10

- 3

mol

Seguindo pela fórmula

Consiste em calcular o pH de uma solução de sal de acido fraco

e base forte – hidrolise do ânion.

3  ETAPA: No Ponto de Equivalência

CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O Início 1,0 10-^2 1,0 10-^2 - - Reage/forma 1,0 10-^2 1,0 10-^2 1,0 10-^2 1,0 10-^2 Equilíbrio - - 1,0 10-^2 1,0 10-^2 Volume 100,0 mL 100,0 mL Vtotal = 200,0 mL

n° mol NaOH = C NaOH・V NaOH 0,100・100,0 10-^3 nº mol NaOH = 1,0 10-^2 mol

Neste caso, existe apenas o sal no meio. Portanto, será um caso de

hidrólise salina. Desse modo, calcularemos a concentração do sal. Em

seguida, calcularemos a hidrólise. Depois teremos a [OH

-

], e

consequentemente, o pOH. Só então, chegaremos ao pH.

b) VNaOH add = 100,00 mL

pH = 8,

Conferindo se a simplificação pode ser feita: o valor achado

tem que ser menor que 5 % da concentração inicial ( 5 , 0 10

M).

A simplificação pode ser feita.

No ponto de equivalência

o pH é alcalino

x

x = 0 01 %

Erro menor que 5 %

c) VNaOH add = 100,10 mL

CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)

CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O Início 1,0 10-^2 1,001 10-^2 - - Reage/forma 1,0 10-^2 1,0 10-^2 1,0 10-^2 1,0 10-^2 Equilíbrio - 1,0 10-^5 1,0 10-^2 1,0 10-^2 Volume 100,0 mL 100,1 mL Vtotal = 200,1 mL

n° mol NaOH = C NaOH・V NaOH 0,100・0,10010 nº mol NaOH = 1,001 10

- 2

mol

O pH e calculado em função da concentração de OH

proveniente do NaOH adicionado em excesso.

4  ETAPA: Após atingir o Ponto de Equivalência

CURVA DE TITULAÇÃO

100,00 mL CH 3 COOH 0,100 mol/L com NaOH 0,100 mol/L

Exemplo : Titulação de 100 , 00 mL de NH 3 0 , 100 mol/L com solução padrão

HCl 0 , 100 mol/L. Dado Ka = 1 , 80 x 10

• 5

1. Escrever a reação química:

NH 4 OH (aq) + HCl (aq) NH 4 Cl (aq) + H 2 O (l)

Qualquer quantidade de H 3 O

adicionado ira consumir uma quantidade

estequiométrica de OH

H 3 O

(aq) + OH

(aq) 2 H 2 O^ (l)

2. Calcular o volume de titulante necessário para atingir o ponto de

equivalência.

n° mol HCl = n° mol NH 4 Cl

C HCl x V HCl = C NH4Cl x V NH4Cl

0,100 mol/L x V NaOH add = 0,100 mol/L x 100,00 mL

V NaOH PE = 100 mL

TITULAÇÃO BASE FRACA COM ÁCIDO FORTE

Resolvendo por simplificação

Conferindo se a simplificação pode ser feita: o valor achado

tem que ser menor que 5 % da concentração inicial ( 0 , 100 M).

A simplificação pode ser feita.

pOH = 2,

x

x = 1,34 %

Erro menor que 5 %

Considero [OH

] = 1,34 10

pH = 11,

2  ETAPA: Antes de atingir o Ponto de Equivalência

Ha uma mistura do hidróxido de amônio e cloreto de amônio (ácido e base

conjugados) formando um tampão. O pH pode ser calculado através da relação de

concentrações do ácido e da base conjugada.

a) VHCl add = 25,00 mL

NH 4 OH (aq) + HCl (aq) NH 4 Cl (aq) + H 2 O (l)

NH 4 OH HCl → NH 4 Cl H 2 O Início 1,0 10-^2 2,5 10-^3 - - Reage/forma 2,5 10-^3 2,0 10-^3 2,5 10-^3 2,5 10-^3 Equilíbrio 7,5 10-^3 - 2,5 10-^3 2,5 10-^3 Volume 100,0 mL 25,0 mL Vtotal = 125,0 mL

n° mol HCl= C HCl・V HCl 0,100・25 10

• 3

nº mol HCl = 2,5 10

- 3

mol

n° mol NH4Cl= C NH4Cl・V HCl 0,100・0,1 nº mol NH4Cl= 1,0 10-^2 mol