Considerando a titulação de de uma solução de ácido lático (HLAC), em com NaOH na mesma concentração, pede-se: Calcular o valor de pH do HLAC antes de iniciar a titulação e após a adição de 12,50; 20,00; 25,00; 30,00 e da solução de NaOH . Qual o indicador ou indicadores mais adequado: alaranjado de metila ( К 3, 3) ; verde de bromocresol ( 4,7); azul de bromotimol ( ) ou fenolftaleína ( )? Considerando um erro no P.F. de , calcule o erro relativo.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de titulação juntos! O problema fala sobre a titulação de 25,00 mL de uma solução de ácido lático (HLAC) com NaOH de concentração 0,1000 mol/L. Precisamos calcular o pH da solução antes da titulação e após a adição de 12,50 mL, 20,00 mL, 25,00 mL, 30,00 mL e 50,00 mL de NaOH. Também vamos escolher o indicador mais adequado e calcular o erro relativo considerando uma incerteza de ±0,10 mL. Para resolver isso, vamos precisar das fórmulas de equilíbrio ácido-base, a equação de Henderson-Hasselbalch, e entender como escolher indicadores de pH.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a concentração do ácido lático (HLAC). Geralmente, a concentração não é fornecida diretamente nesse tipo de problema, então precisamos assumir que a concentração de NaOH é igual à do ácido para facilitar os cálculos, a menos que seja especificado de outra forma.

Passo 3

Antes de começar a titulação, o pH da solução de ácido lático pode ser calculado usando a fórmula do pH para ácidos fracos:
Onde:
  • é o logaritmo negativo da constante de dissociação do ácido.
  • é a concentração do ácido.
Vamos precisar do valor de para o ácido lático, que é 3,86.

Passo 4

Agora, vamos calcular o pH inicial da solução de ácido lático. Supondo que a concentração de HLAC seja igual à de NaOH (0,1000 mol/L):
Então, o pH inicial é 2,43.

Passo 5

Agora, vamos analisar o que acontece durante a titulação. Quando adicionamos NaOH à solução de ácido lático, o NaOH neutraliza parte do ácido formando lactato ( ):
Cada adição de NaOH reduz a concentração de HLAC e aumenta a concentração de .

Passo 6

Vamos calcular o número de moles de HLAC e NaOH:
Onde é o volume de NaOH adicionado em litros.

Passo 7

Vamos analisar diferentes pontos de adição de NaOH:
  1. 12,50 mL de NaOH:
    • Convertendo para litros: 0,01250 L
    • Moles de NaOH: mol
    • Agora, moles de HLAC restantes: mol
    • Moles de formados: 0,00125 mol
    A mistura agora contém tanto HLAC quanto , então podemos usar a equação de Henderson-Hasselbalch:
  2. 20,00 mL de NaOH:
    • 0,02000 L mol/L = 0,00200 mol NaOH
    • Moles de HLAC restantes: mol
    • Moles de formados: 0,00200 mol
  3. 25,00 mL de NaOH:
    • 0,02500 L mol/L = 0,00250 mol NaOH
    • Moles de HLAC restantes: mol
    • Moles de formados: 0,00250 mol
    Neste ponto, todo o ácido foi neutralizado, e temos apenas na solução. Podemos calcular o pH considerando a hidrólise do lactato:
  4. 30,00 mL de NaOH:
    • 0,03000 L mol/L = 0,00300 mol NaOH
    • Agora, temos excesso de NaOH: mol
    • Concentração de NaOH: mol/L
  5. 50,00 mL de NaOH:
    • 0,05000 L mol/L = 0,00500 mol NaOH
    • Excesso de NaOH: mol
    • Concentração de NaOH: mol/L

Passo 8

Agora que calculamos os pH em diferentes pontos da titulação, vamos escolher o indicador mais adequado. O indicador deve mudar de cor próximo ao ponto de equivalência, onde a variação de pH é mais acentuada. Observando os dos indicadores:
  • Alaranjado de metila ( 3,3)
  • Verde de bromocresol ( 4,7)
  • Azul de bromotimol ( 7,3)
  • Fenolftaleína ( 9,2)
Nosso ponto de equivalência está próximo de pH 8,43, então o indicador que muda de cor nessa região é o Azul de bromotimol, que tem , sendo o mais adequado para detectar o ponto de equivalência.

Passo 9

Por último, vamos calcular o erro relativo considerando um erro no volume final de .
A formula para erro relativo é:
Onde:
  • mL
  • é o volume final de NaOH adicionado para a titulação completa, que é 25,00 mL.

Resposta

O pH da solução de ácido lático (HLAC) antes da titulação é 2,43. Após a adição de 12,50 mL, 20,00 mL, 25,00 mL, 30,00 mL e 50,00 mL de NaOH, os valores de pH são 3,86, 4,46, 8,43, 11,96 e 12,52, respectivamente. O indicador mais adequado para esta titulação é o Azul de bromotimol ( ). Considerando um erro no volume de , o erro relativo é de 0,4%.

Exercícios relacionados

Explique sucintamente o funcionamento dos indicadores ácido-base.
A destilação seca da madeira gera como um dos sub-produtos, uma mistura de compostos denominada ácido pirolenhoso (AP). Admite-se que essa mistura pode ser tratada como ácido acético, ou seja, é utilizada a massa molar do ácido acético para calcular o teor do AP, e o mesmo valor de pH no ponto estequiométrico em titulações ácido-base. A destilação de 250 kg de uma amostra de madeira gerou 1,75 L de AP. Uma alíquota de 5,00 mL dessa amostra, foi diluída em um balão volumétrico de , sendo retirada uma segunda alíquota de que foi titulada com solução de NaOH em , sendo gasto um volume de da solução alcalina. Pede-se:
a) Qual a % (m/v) de AP, calculada como ácido acético na amostra original?
b) Qual o pH inicial (antes da primeira adição de NaOH ) e no ponto estequiométrico, considerando a titulação como ácido acético?
c) Qual dos três indicadores seria mais apropriado para a titulação: Ind. A ; Ind. B ; Ind. C . Explique sua escolha.
Uma massa de de um ácido orgânico monoprótico sólido ( de pureza), foi dissolvida em 50,00 mL de água destilada, sendo uma alíquota de 10,00 mL titulada com solução de KOH em . Sabendo que foi gasto um volume de do titulante, calcule a massa molar ( ) desse ácido?
Faça a fórmula estrutural dos compostos abaixo. Indique quais sofrem dissociação e quais sofrem ionização em solução aquosa. Equacione os processos.
NaOH ;