Considere a titulação de 50,00 mL de Fe^2+ 0,0150 mol / L com EDTA 0,0300 mol / L em uma solução tamponada em pH 7,0. Calcular os valores de pFe após a adição de 0,00 ; 10, 00 ; 24,00 ; 24,90 ; 25,00 ; 25,10 ; 26,00; e 30,00 mL de titulante.
Valores de alpha4 para o EDTA em diferentes pHs
pH c|c hline pH & $a4$ hline 2,00 & $3,7 times 10^-14$ 2,50 & $1,4 times 10^-12$ 3,00 & $2,5 times 10^-11$ 4,00 & $3,3 times 10^-9$ 5,00 & $3,5 times 10^-7$ 6,00 & $2,2 times 10^-5$ 7,00 & $4,8 times 10^-4$ 8,00 & $5,1 times 10^-3$ 9,00 & $5,1 times 10^-2$ 10,00 & 0,35 11,00 & 0,85 12,00 & 0,98 hline
2,00
2,50
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00 0,35
11,00 0,85
12,00 0,98

Passo 1

Vamos resumir o que a questão está pedindo e o que vamos precisar para resolver. Temos uma titulação de 50,00 mL de uma solução de Fe^2+ com concentração de 0,0150 , mol/L usando uma solução de EDTA com concentração de 0,0300 , mol/L. A solução está tamponada em pH 7,0. Precisamos calcular o valor de pFe após a adição de diferentes volumes de EDTA: 0,00; 10,00; 24,00; 24,90; 25,00; 25,10; 26,00; e 30,00 mL. Para isso, vamos usar a tabela fornecida que relaciona o pH com o valor de alpha4 para o EDTA, que representa a fração de EDTA na forma 4-.

Passo 2

Antes de começar os cálculos, vamos entender o que é pFe. pFe é definido como o logaritmo negativo da concentração de íons Fe^2+ livres na solução:
pFe = -log [Fe^2+]
Para calcular o pFe, precisamos primeiro encontrar a concentração de Fe^2+ após a adição de cada volume de EDTA.

Passo 3

Vamos calcular a quantidade inicial de Fe^2+ na solução. A concentração inicial é 0,0150 , mol/L e o volume é 50,00 , mL. Convertendo o volume para litros:
50,00 , mL = 0,05000 , L
A quantidade de mols de Fe^2+ é:
nFe^2+ = C times V = 0,0150 , mol/L times 0,05000 , L = 0,000750 , mol

Passo 4

Agora, vamos calcular a quantidade de EDTA adicionada para cada volume dado. A concentração de EDTA é 0,0300 , mol/L.
Por exemplo, para 10,00 mL de EDTA:
10,00 , mL = 0,01000 , L
nEDTA = 0,0300 , mol/L times 0,01000 , L = 0,000300 , mol
Faremos isso para cada volume de EDTA.

Passo 5

Como a reação entre Fe^2+ e EDTA é uma proporção de 1:1, vamos verificar quanto de Fe^2+ será complexo com o EDTA adicionado:
Fe^2+ + EDTA^4- Comp<=xo de Fe-EDTA
Isso significa que a quantidade de Fe^2+ que reage é igual à quantidade de EDTA adicionada.

Passo 6

Para cada volume de EDTA adicionado, a nova quantidade de Fe^2+ livre será:
nFe^2+^livre = nFe^2+^inicial - nEDTA
Depois, a concentração de Fe^2+ livre será:
[Fe^2+] = nFe^2+^livreVtotal
Onde Vtotal é o volume inicial mais o volume de EDTA adicionado.

Passo 7

Vamos agora calcular para cada volume de EDTA:
  1. 0,00 mL de EDTA:
    • nEDTA = 0 , mol
    • nFe^2+^livre = 0,000750 , mol
    • Vtotal = 0,05000 , L
    • [Fe^2+] = 0,0007500,05000 = 0,0150 , mol/L
    • pFe = -log(0,0150) approx 1,82
  2. 10,00 mL de EDTA:
    • nEDTA = 0,000300 , mol
    • nFe^2+^livre = 0,000750 - 0,000300 = 0,000450 , mol
    • Vtotal = 0,05000 + 0,01000 = 0,06000 , L
    • [Fe^2+] = 0,0004500,06000 = 0,00750 , mol/L
    • pFe = -log(0,00750) approx 2,12
  3. 24,00 mL de EDTA:
    • nEDTA = 0,0300 times 0,02400 = 0,000720 , mol
    • nFe^2+^livre = 0,000750 - 0,000720 = 0,000030 , mol
    • Vtotal = 0,05000 + 0,02400 = 0,07400 , L
    • [Fe^2+] = 0,0000300,07400 approx 0,000405 , mol/L
    • pFe = -log(0,000405) approx 3,39
  4. 24,90 mL de EDTA:
    • nEDTA = 0,0300 times 0,02490 = 0,000747 , mol
    • nFe^2+^livre = 0,000750 - 0,000747 = 0,000003 , mol
    • Vtotal = 0,05000 + 0,02490 = 0,07490 , L
    • [Fe^2+] = 0,0000030,07490 approx 0,0000401 , mol/L
    • pFe = -log(0,0000401) approx 4,40
  5. 25,00 mL de EDTA:
    • nEDTA = 0,0300 times 0,02500 = 0,000750 , mol
    • nFe^2+^livre = 0,000750 - 0,000750 = 0 , mol
    • Nesse ponto, todo o Fe^2+ foi complexo com o EDTA, então [Fe^2+] = 0
    • pFe tende ao infinito, mas na prática, consideramos pFe muito alto.
  6. 25,10 mL de EDTA:
    • nEDTA = 0,0300 times 0,02510 = 0,000753 , mol
    • Agora temos excesso de EDTA.
    • Como todo o Fe^2+ já foi complexo, o excesso de EDTA não afeta a concentração de Fe^2+.
    • Portanto, [Fe^2+] = 0 , mol/L
    • pFe permanece muito alto.
  7. 26,00 mL de EDTA:
    • nEDTA = 0,0300 times 0,02600 = 0,000780 , mol
    • Excesso de EDTA: 0,000780 - 0,000750 = 0,000030 , mol
    • Ainda, [Fe^2+] = 0 , mol/L
    • pFe continua muito alto.
  8. 30,00 mL de EDTA:
    • nEDTA = 0,0300 times 0,03000 = 0,000900 , mol
    • Excesso de EDTA: 0,000900 - 0,000750 = 0,000150 , mol
    • [Fe^2+] = 0 , mol/L
    • pFe permanece muito alto.

Resposta

Após os cálculos, os valores de pFe para cada volume de EDTA adicionado são:
  • 0,00 mL de EDTA: pFe ≈ 1,82
  • 10,00 mL de EDTA: pFe ≈ 2,12
  • 24,00 mL de EDTA: pFe ≈ 3,39
  • 24,90 mL de EDTA: pFe ≈ 4,40
  • 25,00 mL de EDTA: pFe → ∞ (todos os Fe^2+ foram complexados)
  • 25,10 mL de EDTA: pFe muito alto
  • 26,00 mL de EDTA: pFe muito alto
  • 30,00 mL de EDTA: pFe muito alto

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