Calcule o pH, em cada um dos pontos, na titulação de
de uma solução de
com uma solução de
. Volumes de ácido adicionados: 0,
4,99; 5, 00; 5,01; 5,10; 5,50; 6,00; 8,00 e 10,00 mL. Faça um gráfico do pH contra o volume de HCl adicionado.
(R 12,00; 11,89; 11,76; 11,58; 11,27; 10,96; 10,26;
(R 12,00; 11,89; 11,76; 11,58; 11,27; 10,96; 10,26;
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Temos uma solução de hidróxido de sódio (
), que é uma base forte, e vamos adicionar ácido clorídrico (
), que é um ácido forte, em diferentes volumes. Nosso objetivo é calcular o pH da solução em cada ponto da titulação, ou seja, conforme vamos adicionando diferentes volumes de
à solução de
. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de química de soluções, como concentração, molaridade e o cálculo de pH.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de matéria (
) de
que temos na solução inicial. A molaridade (
) é dada por:
Onde:
-
é a molaridade (0,0100 M) -
é o volume em litros (50,00 mL = 0,05000 L)
Então,
Passo 3
Agora, para cada volume de
adicionado, vamos calcular a quantidade de matéria de
. A molaridade da
é 0,100 M. Usando a mesma fórmula:
Por exemplo, para 1,00 mL de
:
Faremos isso para cada volume de
listado.
Passo 4
Em cada etapa, vamos comparar os moles de
adicionados com os moles de
que ainda restam. A reação entre
e
é:
Essa é uma reação 1:1, ou seja, 1 mol de
reage com 1 mol de
. Então, se adicionarmos mais
do que a quantidade de
, a solução ficará ácida. Se adicionarmos menos, ficará básica. No ponto de equivalência, a quantidade de
adicionada será exatamente igual à quantidade de
, resultando em uma solução neutra.
Passo 5
Vamos agora calcular o pH para cada volume de
adicionado:
- Antes do ponto de equivalência (ainda mais base): A solução será básica. Calculamos a concentração de
sobrando e usamos:
- No ponto de equivalência: A solução é neutra, então:
- Após o ponto de equivalência: A solução será ácida. Calculamos a concentração de
excedente e usamos:
Vamos aplicar isso para cada volume de
.
Passo 6
Vamos tabular os cálculos para cada volume de
adicionado:
Volume de HCl adicionado (mL) | Moles de HCl (
|
Moles de NaOH restantes | Situação | Cálculo do pH |
---|---|---|---|---|
0,00 | 0,000000 | 0,000500 | Apenas NaOH | pH = 12,00 |
1,00 | 0,000100 | 0,000400 | Base excess | pH = 11,89 |
2,00 | 0,000200 | 0,000300 | Base excess | pH = 11,76 |
3,00 | 0,000300 | 0,000200 | Base excess | pH = 11,58 |
4,00 | 0,000400 | 0,000100 | Base excess | pH = 11,27 |
4,50 | 0,000450 | 0,000050 | Base excess | pH = 10,96 |
4,90 | 0,000490 | 0,000010 | Base excess | pH = 10,26 |
4,99 | 0,000499 | 0,000001 | Base excess | pH = 9,26 |
5,00 | 0,000500 | 0,000000 | Ponto de equivalência | pH = 7,00 |
5,01 | 0,000501 | -0,000001 | Excesso de ácido | pH = 4,74 |
5,10 | 0,000510 | -0,000010 | Excesso de ácido | pH = 3,74 |
5,50 | 0,000550 | -0,000050 | Excesso de ácido | pH = 3,05 |
6,00 | 0,000600 | -0,000100 | Excesso de ácido | pH = 2,75 |
8,00 | 0,000800 | -0,000300 | Excesso de ácido | pH = 2,29 |
10,00 | 0,001000 | -0,000500 | Excesso de ácido | pH = 2,08 |
Resposta
O pH da solução em cada volume de HCl adicionado é:
(12,00; 11,89; 11,76; 11,58; 11,27; 10,96; 10,26; 9,26; 7,00; 4,74; 3,74; 3,05; 2,75; 2,29; 2,08)