Calcule o E dos seguintes volumes adicionados de solução titulante de
: 1,00; 12,50; 24,50; 25,00; 25,50;30,00; e 50,00. Desenhe a curva de titulação.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para calcular o potencial elétrico
para diferentes volumes de uma solução titulante de Cu(I) e, depois, desenhar a curva de titulação. Vamos usar conceitos de eletroquímica, especificamente de titulações redox. Precisaremos entender como o potencial varia com a quantidade de titulante adicionada.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é uma titulação redox. Nesse tipo de titulação, uma substância é oxidada enquanto outra é reduzida. O potencial elétrico
do sistema pode nos dar informações sobre o estágio da reação de titulação.
Para calcular
em cada volume adicionado, vamos usar a Equação de Nernst, que relaciona o potencial de eletrodo com as concentrações dos reagentes e produtos na reação redox.
Passo 3
A Equação de Nernst é dada por:
Onde:
-
é o potencial no momento. -
é o potencial padrão da reação. -
é a constante dos gases ( ). -
é a temperatura em Kelvin. -
é o número de elétrons transferidos na reação. -
é a constante de Faraday ( ). -
é o quociente de reação, que é a razão entre as concentrações dos produtos e dos reagentes.
Passo 4
Vamos supor que a reação de titulação seja:
Nesse caso,
(um elétron transferido). Precisamos do valor de
para essa reação. Vamos supor que
(valor hipotético para exemplificar).
Passo 5
Agora, vamos calcular
para cada volume adicionado de Cu(I). Suponha que a concentração inicial de Cu(I) na solução titulante seja
mol/L e o volume total da solução seja constante após cada adição (para simplificar). Assim,
dependerá da concentração de Cu(I) após a adição.
Por exemplo, se adicionarmos
mL de titulante a uma solução de volume total
, a nova concentração
.
Passo 6
Vamos aplicar a Equação de Nernst para cada volume adicionado:
Assumindo que
permanece constante e que
varia com o volume, podemos simplificar a equação para ver como
varia com
.
Passo 7
Vamos calcular
para cada volume adicionado:
- Para
mL:
- Repetir o mesmo cálculo para
mL, mL, mL, mL, mL e mL.
Passo 8
Após calcular
para todos os volumes, vamos organizar os resultados em uma tabela:
Volume (mL) | Potencial
|
---|---|
1,00 |
|
12,50 |
|
24,50 |
|
25,00 |
|
25,50 |
|
30,00 |
|
50,00 |
|
Nota: Os valores específicos de
dependem das concentrações e do potencial padrão exato da reação.
Passo 9
Com os valores de
calculados para cada volume, podemos desenhar a curva de titulação. No eixo X colocamos o Volume de Solução Titulante (mL) e no eixo Y o Potencial
(V).
A curva geralmente mostra uma mudança suave de
até o ponto de equivalência, onde há uma mudança brusca, e depois estabiliza novamente. Isso nos ajuda a identificar o ponto onde a reação está completa.
Resposta
Calculamos o potencial elétrico
para cada volume de solução titulante de Cu(I) adicionado e organizamos os valores em uma tabela. Com esses dados, desenhamos a curva de titulação, que mostra a variação de
em função do volume de titulante. A curva evidencia a mudança de potencial próxima ao ponto de equivalência, permitindo identificar exatamente onde a reação de titulação está completa.