Considere uma titulação de 50,00 mL de uma solução de ácido acético em cA 0,1000 mol L^-1, com uma solução de NaOH em mesma cA, pede-se:
a) Qual o pH antes da adição da solução de NaOH?
b) Qual o pH após a adição de 25,00 mL da solução de NaOH ?
c) Qual o pH no ponto estequiométrico?
d) Qual o pH após a adição de 75,00 mL da solução de NaOH ?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem uma titulação envolvendo ácido acético e NaOH, ambos com concentração de 0,1000 , mol,L^-1. O volume inicial de ácido acético é 50,00 , mL. A gente vai precisar entender conceitos de pH, reação de neutralização, e como calcular o pH em diferentes pontos da titulação. Vamos resolver cada parte passo a passo.

Passo 2

Qual o pH antes da adição da solução de NaOH?
Primeiro, antes de adicionar o NaOH, temos apenas a solução de ácido acético. O ácido acético ( CH3COOH) é um ácido fraco, então ele não se ioniza completamente na água. Vamos usar a constante de dissociação ácida ( Ka) do ácido acético, que é aproximadamente 1,8 times 10^-5.
A reação de dissociação é:
CH3COOH rightarrow H^+ + CH3COO^-
Assumindo que a concentração inicial de CH3COOH é 0,1000 , mol,L^-1 e que x é a concentração de H^+ produzida:
Ka = x^20,1000 - x approx x^20,1000 = 1,8 times 10^-5
Resolvendo para x:
x^2 = 1,8 times 10^-5 times 0,1000 x = raiz1,8 times 10^-6 approx 1,34 times 10^-3 , mol,L^-1
Agora, calculamos o pH:
pH = -log[H^+] = -log(1,34 times 10^-3) approx 2,87

Passo 3

Qual o pH após a adição de 25,00 , mL da solução de NaOH?
Agora, adicionamos 25,00 , mL de NaOH à solução de ácido acético. Vamos calcular quantos mols de cada reagente temos:
  • Mols de ácido acético inicialmente:
0,050 , L times 0,1000 , mol,L^-1 = 0,00500 , mol
  • Mols de NaOH adicionados:
0,025 , L times 0,1000 , mol,L^-1 = 0,00250 , mol
A reação é:
CH3COOH + NaOH CH3COO^- + Na^+ + H2O
Então, após a reação:
  • Mols de CH3COOH restantes:
0,00500 - 0,00250 = 0,00250 , mol
  • Mols de CH3COO^- formados:
0,00250 , mol
O volume total agora é 50,00 + 25,00 = 75,00 , mL = 0,075 , L.
Agora, temos uma solução de ácido acético e seu sal, formando um sistema de par conjugado ácido-base. Vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log([A^-][HA])
Calculando as concentrações:
[CH3COO^-] = 0,002500,075 approx 0,0333 , mol,L^-1 [CH3COOH] = 0,002500,075 approx 0,0333 , mol,L^-1
Então:
pH = 4,74 + log(0,03330,0333) = 4,74 + log(1) = 4,74

Passo 4

Qual o pH no ponto estequiométrico?
O ponto estequiométrico ocorre quando todo o ácido foi neutralizado pelo base, ou seja, quando os mols de NaOH adicionados são iguais aos mols de ácido acético inicial.
  • Mols de CH3COOH inicialmente: 0,00500 , mol
  • Mols de NaOH para neutralizar: 0,00500 , mol
  • Volume de NaOH necessário:
V = 0,00500 , mol0,1000 , mol,L^-1 = 0,050 , L = 50,00 , mL
Neste ponto, temos apenas o sal CH3COONa na solução. O sal de um ácido fraco e base forte hidrólise, o que afeta o pH.
A hidrólise de CH3COO^-:
CH3COO^- + H2O rightarrow CH3COOH + OH^-
Calculamos a constante de hidrólise ( Kb) usando:
Ka times Kb = Kw Kb = KwKa = 1,0 times 10^-141,8 times 10^-5 approx 5,56 times 10^-10
Assumindo que a concentração de CH3COO^- é:
[CH3COO^-] = 0,00500 , mol0,100 , L = 0,0500 , mol,L^-1
Configuramos:
Kb = [CH3COOH][OH^-][CH3COO^-] approx x^20,0500 = 5,56 times 10^-10 x^2 = 5,56 times 10^-10 times 0,0500 x = raiz2,78 times 10^-11 approx 5,27 times 10^-6 , mol,L^-1
Então, [OH^-] = 5,27 times 10^-6 , mol,L^-1, e calculamos o pOH:
pOH = -log(5,27 times 10^-6) approx 5,28
E o pH:
pH = 14 - pOH = 14 - 5,28 = 8,72

Passo 5

Qual o pH após a adição de 75,00 , mL da solução de NaOH?
Agora, adicionamos 75,00 , mL de NaOH. Vamos calcular os mols:
  • Mols de NaOH adicionados:
0,075 , L times 0,1000 , mol,L^-1 = 0,00750 , mol
Mols de ácido acético inicialmente: 0,00500 , mol
A base presente em excesso:
0,00750 - 0,00500 = 0,00250 , mol
O volume total é 50,00 + 75,00 = 125,00 , mL = 0,125 , L.
A solução contém agora apenas excesso de OH^- proveniente do NaOH:
[OH^-] = 0,00250 , mol0,125 , L = 0,0200 , mol,L^-1
Calculamos o pOH:
pOH = -log(0,0200) approx 1,70
E o pH:
pH = 14 - 1,70 = 12,30

Resposta

a) pH antes da adição de NaOH: 2,87
b) pH após a adição de 25,00 , mL de NaOH: 4,74
c) pH no ponto estequiométrico: 8,72
d) pH após a adição de 75,00 , mL de NaOH: 12,30

Exercícios relacionados