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
Constantes de Formação dos Complexos de EDTA
Cátion

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que temos aqui é um exercício de titulação envolvendo íons de ferro ( ) e EDTA. A matéria envolve conceitos de química analítica, como titulação complexométrica, equilíbrio químico e cálculos de pH. Para resolver isso, vamos precisar entender como o EDTA reage com o , calcular as quantidades envolvidas e determinar o pFe após a adição de diferentes volumes de titulante.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa titular com EDTA. O EDTA é um agente quelante que forma complexos estáveis com íons metálicos como o ferro. A reação básica é:
Aqui, o EDTA se liga ao íon ferro formando um complexo. A constante de formação desse complexo nos dá uma ideia de quão forte é essa ligação.

Passo 3

Agora, vamos calcular as moles de que temos inicialmente. Temos 50,00 mL de solução com concentração de . Usando a fórmula:
çã
Então, temos 0,00075 mol de no começo.

Passo 4

Em seguida, vamos calcular as moles de EDTA adicionadas para cada volume de titulante. A concentração do EDTA é . Vamos considerar cada volume de titulante separado:
Por exemplo, para 10,00 mL de EDTA:
Faremos isso para todos os volumes listados: 0,00 mL; 10,00 mL; 24,00 mL; 24,90 mL; 25,00 mL; 25,10 mL; 26,00 mL; e 30,00 mL.

Passo 5

Agora, precisamos entender como o EDTA adiciona reage com o . A relação é 1:1, ou seja, 1 mol de EDTA reage com 1 mol de . Vamos verificar em cada caso se o EDTA está em excesso ou não.
Por exemplo, para 10,00 mL de EDTA:
  • Moles de EDTA adicionadas: 0,00030 mol
  • Moles de disponíveis: 0,00075 mol
Como 0,00030 mol de EDTA < 0,00075 mol de , o EDTA não está em excesso. Portanto, toda a quantidade de EDTA reagirá com o .

Passo 6

Vamos agora calcular a concentração de livre após a reação. A concentração livre de é importante para determinar o pFe, que é dado por:
Para isso, subtraímos as moles de EDTA adicionadas das moles de iniciais e dividimos pelo volume total da solução.
Continuando com o exemplo de 10,00 mL de EDTA:
  • Moles de após reação:
  • Volume total:
  • Concentração de :
  • pFe:

Passo 7

Vamos repetir esse processo para todos os volumes de EDTA adicionados:
  1. 0,00 mL de EDTA:
    • Moles de : 0,00075 mol
    • Concentração:
    • pFe:
  2. 10,00 mL de EDTA:
    • Calculado no Passo 6: pFe ≈ 2,12
  3. 24,00 mL de EDTA:
    • Moles de EDTA adicionadas:
    • Moles de após reação:
    • Volume total: 74,00 mL = 0,0740 L
    • Concentração:
    • pFe:
  4. 24,90 mL de EDTA:
    • Moles de EDTA:
    • Moles de após reação:
    • Volume total: 74,90 mL = 0,0749 L
    • Concentração:
    • pFe:
  5. 25,00 mL de EDTA:
    • Moles de EDTA:
    • Moles de após reação:
    • Concentração:
    • pFe: Indeterminado (próximo ao infinito, já que não há livre)
  6. 25,10 mL de EDTA:
    • Moles de EDTA:
    • Agora, o EDTA está em excesso. Todo o foi reagido, e temos excesso de EDTA.
    • Concentração de livre: praticamente zero
    • pFe: Muito alto, praticamente infinito
  7. 26,00 mL de EDTA:
    • Similar ao passo anterior, com mais excesso de EDTA.
    • pFe: Continua muito alto
  8. 30,00 mL de EDTA:
    • Moles de EDTA:
    • Excesso de EDTA:
    • pFe: Ainda muito alto, sem livre

Resposta

Após realizar os cálculos para cada volume de EDTA adicionado, os valores de pFe são aproximadamente:
  • 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 indeterminado (sem livre)
  • 25,10 mL de EDTA: pFe muito alto
  • 26,00 mL de EDTA: pFe muito alto
  • 30,00 mL de EDTA: pFe muito alto
Esses valores mostram como a concentração de íons de ferro livres diminui à medida que mais EDTA é adicionado, aumentando assim o pFe.

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