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 (
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:
-
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: -
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
- 0,02000 L
-
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 apenasna solução. Podemos calcular o pH considerando a hidrólise do lactato: - 0,02500 L
-
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
- 0,03000 L
-
50,00 mL de NaOH:
- 0,05000 L
mol/L = 0,00500 mol NaOH - Excesso de NaOH:
mol - Concentração de NaOH:
mol/L
- 0,05000 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%.
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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.
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
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 ;
NaOH ;