Volumetria Ácido-Base: Titulação e Reações Químicas

Volumetria ÁcidoBase Prof Gian Paulo Giovanni Freschi Grupo de Materiais Adsorventes e Catalisadores com Aplicações Ambientais MACAA Laboratório de Análise Fotoquímica e Especiação LAFEQPASCAL Volumetria Titulação Reação Químicos Reação de Neutralização Reação Reação utilizadas para titulação Reação ÁcidoBase Reação de Neutralização Ácido substancia contendo hidrogênio que produz íons H hidrônio ou hidroxônio em solução aquosa aceitador de par de elétrons Ex HClaq H aq Cl aq Base substancia que produz íons OH em solução em solução aquosa doador de par de elétrons Ex NaOH aq Na aq OH aq A reação entre um ácido e uma base resulta em um sal As reações de neutralização são comumente utilizadas em um procedimento em laboratório TITULAÇÃO Ex HClaq NaOH aq Na aq Cl aq H2O l Razão estequiométrica do ácido para a base 1 1 Ex 2 HClaq BaOH 2aq Ba aq 2Cl aq H2O Razão estequiométrica do ácido para a base 2 1 Titulação Química Titulação de um ácido forte com uma base forte A curva de pH dessa titulação pode ser observada na figura abaixo Inicialmente o pH aumenta lentamente Então quando nos aproximamos do ponto estequiométrico ocorre um aumento repentino do pH passando pelo valor 7 Nessa faixa o indicador ácidobase deve mudar de cor e a adição de titulante deve cessar Entretanto se continuarmos a titulação veremos que o pH aumenta lentamente em direção ao pH da base Reação de neutralização H OH H₂O Para deduzir uma curva de titulação 4 tipos de cálculo são necessários 1 No início a solução contém apenas o ácido forte e o pH é função da sua conc 2 Antes do PE pH calculado a partir da conc de ácido que não reagiu ainda presente em solução 3 No ponto PE a solução é neutra pH 700 4 Após o PE pH é função do excesso de base em solução 1 Antes da adição de NaOH H Cl Na OH H₂O Na Cl Antes da adição de NaOH solução de HCl 01000 mol L pH log H log Cₕₗ log 01000 pH 1000 Titulação ForteForte Região 2 2 Durante a adição de NaOH antes do PE Adição de 1500 mL de NaOH 0100 mol L1 calculase o número de mols de H que resta em solução após a reação H 4000102 pH 1398 Titulação ForteForte Região 2 Qualquer ponto antes do PE Devese calcular o número de mols do ácido que resta em solução após adição da base H Va x Ma Vb x Mb Va Vb Titulação ForteForte Região 3 3 no ponto PE Adição de 3500 mL de NaOH 0100 mol L1 Todo HCl presente na solução reagiu com NaOH nHCl nNaOH PE pH log H pH 7000 Adição de 5000 mL de NaOH 0100 mol L1 O pH da solução vai depender do excesso de base adicionada ηbase excess ηbase adicionada ηácido inicial OH 0100000500001000003500 005000 003500 OH 1765102 pOH 1753 pH 1400 17533 pH 1225 ηbase excess ηbase adicionada ηácido inicial OH Vb Mb Va Ma Va Vb volume total de solução pOH log OH pH 1400 pOH Titulação ForteForte Efeito da Concentração Titulação de um ácido fraco com uma base forte Reação de neutralização HA OH A H2O o pH do meio varia devido a reação e a diluição levar em conta o Vtotal Formação do tampão HAA ANTES DO pe Hidrolise do A A H2O HA OH APÓS PE 1 No início solução contém apenas um ácido fraco e o pH é calculado a partir da HA e Ka 2 antes do PE após adição de titulante Há o consumo parcial do HA Há a formação de soluções tampões O pH é calculado a partir da Aformado e HAresidual 3 No PE o HA é totalmente consumido e o pH é calculado a partir da A considerando a hidrólise de A 4 Após PE excesso de titulante o pH é calculado a partir da Base em excesso Titulação FrancoForte Região 1 1 No início antes da adição de NaOH Titulação de 3500 mL HAc 01000 mol L1 ácido acético com NaOH 01000 mol L1 adições de 000 1500 3500 e 5000 mL Ka 175 105 Adição de 000 mL de NaOH o pH da solução vai depender da dissociação do ácido acético HAc H Ac Ka H Ac HAc H Ka CHAc H 175 105 01000 H 132 102 pH 2878 Titulação FrancoForte Região 1 1 Antes da adição de NaOH H HAc H Ac CHAc 01000 mol L1 01000 x x x pequeno em relação a CHAc Ka H Ac HAc H2 CHAc 01000 x 01000 mol L1 H 132 102 pH 2878 Titulação FrancoForte Região 2 Antes do ponto de equivalência com adição de base HAc H Ac Ka H Ac HAc H Ka HAc Ac Constante do ácido pH pKa logHAc Ac HendersonHasselbalch Adição de 1500 mL de NaOH 01000 mol L1 HAc 40x102 mol L1 HAc 3333x102 mol L1 OH² Kw Ka CHAc 4 Após o PE OH 01000 x005000 01000 x003500 Titulação FracoForte Região 4 Titulação FracoForte Curvas Volumetria Determinação do Ponto de Equivalência pH 98 80 pH 98 8 meio básico básico ácido Titulação de uma base forte com ácido forte Indicadores ácidobase São substâncias geralmente orgânicas que possuem a característica de adquirir colorações diferentes devido ao equilíbrio sofrido em meios ácido e básico em uma determinada faixa de pH Ex Fenolftaleína Intervalo de mudança de cor pH 80 a 96 incolor para rósea Tipos de indicadores Indicadores Química Indicadores Ácidobase O olho humano é sensível a diferenças de cor em soluções contendo uma mistura das formas HInd e Ind somente quando a razão IndHInd é que 10 ou que 01 HInInd 10 cor da forma ácida HInInd 01 cor da forma básica Indicador exibe cor ácida pura quando IndHInd 110 ou cor básica pura quando IndHInd 101 IndHInd KindHInd cor ácida pura KindH 01 cor básica pura KindH 10 50 da forma ácida e 50 da forma básica pH pKind Indicadores Química vermelho de metila K 13 x 10⁵ pH 49 faixa de viragem 4462 Titulação ácido forte com base forte Indicadores intervalo de viragem Indicadores escolha do indicador Indicadores escolha do indicador