Considere a titulação de de com EDTA uma solução tamponada em pH 7,0. Calcular os valores de pFe após a adição de 0,00 ; 10, ; e de titulante.
Valores de para o EDTA em diferentes pHs
pH
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 com concentração de usando uma solução de EDTA com concentração de . 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 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 livres na solução:
Para calcular o pFe, precisamos primeiro encontrar a concentração de após a adição de cada volume de EDTA.

Passo 3

Vamos calcular a quantidade inicial de na solução. A concentração inicial é e o volume é . Convertendo o volume para litros:
A quantidade de mols de é:

Passo 4

Agora, vamos calcular a quantidade de EDTA adicionada para cada volume dado. A concentração de EDTA é .
Por exemplo, para 10,00 mL de EDTA:
Faremos isso para cada volume de EDTA.

Passo 5

Como a reação entre e EDTA é uma proporção de 1:1, vamos verificar quanto de será complexo com o EDTA adicionado:
Isso significa que a quantidade de que reage é igual à quantidade de EDTA adicionada.

Passo 6

Para cada volume de EDTA adicionado, a nova quantidade de livre será:
Depois, a concentração de livre será:
Onde 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:
  2. 10,00 mL de EDTA:
  3. 24,00 mL de EDTA:
  4. 24,90 mL de EDTA:
  5. 25,00 mL de EDTA:
    • Nesse ponto, todo o foi complexo com o EDTA, então
    • tende ao infinito, mas na prática, consideramos pFe muito alto.
  6. 25,10 mL de EDTA:
    • Agora temos excesso de EDTA.
    • Como todo o já foi complexo, o excesso de EDTA não afeta a concentração de .
    • Portanto,
    • permanece muito alto.
  7. 26,00 mL de EDTA:
    • Excesso de EDTA:
    • Ainda,
    • continua muito alto.
  8. 30,00 mL de EDTA:
    • Excesso de EDTA:
    • 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 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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Na tabela abaixo são dados os valore das energias de ionização dos elementos dos grupos 1 e 2 .
Elemento
Propriedade
Li Na K Rb Cs
Energ. Ioniz. (kJ.mol ) 520 496 420 400 380
2a Energ. Ioniz. (kJ.mol ) 7300 4600 3100 2700 2400
Be Mg Ca Sr Ba
Energ. Ioniz. (kJ.mol ) 900 740 590 550 500
Energ. Ioniz. (kJ.mol ) 1800 1450 1150 1060 970
a) Qual é a proporção entre os valores das duas primeiras energias de ionização do sódio? E do magnésio? Em qual dos dois casos a proporção é maior? Justifique
b) Por que a energia de ionização do Li é muito maior que a ?
c) Explique qual a espécie mais estável, ou ?
Explique porque:
a) o átomo de sódio ( Na ) é maior que o íon sódio . Dados: raio atômico do sódio raio iônico do íon
b) o átomo de cloro é menor que o íon cloreto . Dados: raio atômico do cloro raio iônico do íon cloreto