Calcule o pH, em cada um dos pontos, na titulação de 50,00 mL de uma solução de NaOH 0,0100 M com uma solução de HCl 0,100 M. Volumes de ácido adicionados: 0, 00 ; 1,00 ; 2,00 ; 3,00 ; 4,00 ; 4,50 ; 4,90 ; 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; 9,26 ; 7,00 ; 4,74 ; 3,74 ; 3,05 ; 2,75 ; 2,29 ; 2,08)

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Temos uma solução de hidróxido de sódio ( NaOH), que é uma base forte, e vamos adicionar ácido clorídrico ( HCl), 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 HCl à solução de NaOH. 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 ( n) de NaOH que temos na solução inicial. A molaridade ( M) é dada por:
n = M times V
Onde:
  • M é a molaridade (0,0100 M)
  • V é o volume em litros (50,00 mL = 0,05000 L)
Então,
nNaOH = 0,0100 , M times 0,05000 , L = 0,000500 , mol

Passo 3

Agora, para cada volume de HCl adicionado, vamos calcular a quantidade de matéria de HCl. A molaridade da HCl é 0,100 M. Usando a mesma fórmula:
nHCl = M times V
Por exemplo, para 1,00 mL de HCl:
nHCl = 0,100 , M times 0,00100 , L = 0,000100 , mol
Faremos isso para cada volume de HCl listado.

Passo 4

Em cada etapa, vamos comparar os moles de HCl adicionados com os moles de NaOH que ainda restam. A reação entre HCl e NaOH é:
HCl + NaOH NaCl + H2O
Essa é uma reação 1:1, ou seja, 1 mol de HCl reage com 1 mol de NaOH. Então, se adicionarmos mais HCl do que a quantidade de NaOH, a solução ficará ácida. Se adicionarmos menos, ficará básica. No ponto de equivalência, a quantidade de HCl adicionada será exatamente igual à quantidade de NaOH, resultando em uma solução neutra.

Passo 5

Vamos agora calcular o pH para cada volume de HCl adicionado:
  1. Antes do ponto de equivalência (ainda mais base): A solução será básica. Calculamos a concentração de OH^- sobrando e usamos:
pOH = -log[OH^-]
pH = 14 - pOH
  1. No ponto de equivalência: A solução é neutra, então:
pH = 7,00
  1. Após o ponto de equivalência: A solução será ácida. Calculamos a concentração de H^+ excedente e usamos:
pH = -log[H^+]
Vamos aplicar isso para cada volume de HCl.

Passo 6

Vamos tabular os cálculos para cada volume de HCl adicionado:
Volume de HCl adicionado (mL) Moles de HCl ( nHCl) 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)

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