Construir a curva de titulação para 50 mL de Sr^2+ 0,0100 mol / L com EDTA 0,0200 mol / L em uma solução tamponada em pH=11. Calcular os valores para pSr após a adição de 0,00; 10,00; 25,00 e 30,00 mL de titulante. Dados: Kf=4,3 times 10^8 e alpha 4=0,85

Passo 1

Vamos resolver um exercício de química sobre curva de titulação envolvendo íons de estrôncio ( Sr^2+) e EDTA. Precisamos construir a curva de titulação para 50 mL de uma solução de Sr^2+ 0,0100 mol/L com EDTA 0,0200 mol/L em uma solução tamponada a pH 11. Também vamos calcular os valores de pSr após a adição de 0,00; 10,00; 25,00 e 30,00 mL de titulante. Para isso, vamos usar a constante de formação Kf = 4,3 times 10^8 e alpha4 = 0,85. Vamos precisar das fórmulas de equilíbrio químico e do conceito de pH e pSr.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a curva de titulação. Ela mostra como a concentração de uma espécie química (neste caso, Sr^2+) varia conforme adicionamos um titulante (EDTA). O objetivo é determinar a concentração livre de Sr^2+ após cada adição de EDTA, o que nos permitirá calcular o pSr correspondente.

Passo 3

O EDTA reage com Sr^2+ formando um complexo estável. A constante de formação ( Kf) nos indica a força dessa ligação:
Sr^2+ + EDTA^4- rightarrow SrEDTA^2-
Onde Kf = 4,3 times 10^8.

Passo 4

A fração alpha4 = 0,85 representa a fração de Sr^2+ que está complexada com EDTA. Isso significa que 85% do Sr^2+ está na forma de SrEDTA^2-.

Passo 5

Vamos calcular a quantidade inicial de Sr^2+:
nSr^2+ = Volume times Concentração = 0,050 , L times 0,0100 , mol/L = 5,00 times 10^-4 , mol çã

Passo 6

A concentração de EDTA adicionada depende do volume de titulante usado. A concentração de EDTA é 0,0200 mol/L, então a quantidade de EDTA adicionada ( nEDTA) é:
nEDTA = VEDTA times CEDTA
Onde VEDTA é o volume adicionado em litros.

Passo 7

Vamos calcular nEDTA para cada volume adicionado:
  • Para 0,00 mL:
nEDTA = 0,000 , L times 0,0200 , mol/L = 0 , mol
  • Para 10,00 mL:
nEDTA = 0,010 , L times 0,0200 , mol/L = 2,00 times 10^-4 , mol
  • Para 25,00 mL:
nEDTA = 0,025 , L times 0,0200 , mol/L = 5,00 times 10^-4 , mol
  • Para 30,00 mL:
nEDTA = 0,030 , L times 0,0200 , mol/L = 6,00 times 10^-4 , mol

Passo 8

Agora, vamos determinar a quantidade de Sr^2+ livre após cada adição de EDTA. Usaremos a fração alpha4:
alpha4 = nSrEDTAnSr^2+ + nEDTA
Rearranjando para encontrar nSr^2+ livre:
nSr^2+ livre = nSr^2+ - nSrEDTA
Como alpha4 = 0,85, temos:
nSrEDTA = 0,85 times nEDTA

Passo 9

Vamos calcular nSr^2+ livre para cada volume de EDTA adicionado:
  • Para 0,00 mL:
nSrEDTA = 0,85 times 0 = 0 , mol
nSr^2+ livre = 5,00 times 10^-4 , mol - 0 = 5,00 times 10^-4 , mol
  • Para 10,00 mL:
nSrEDTA = 0,85 times 2,00 times 10^-4 , mol = 1,70 times 10^-4 , mol
nSr^2+ livre = 5,00 times 10^-4 , mol - 1,70 times 10^-4 , mol = 3,30 times 10^-4 , mol
  • Para 25,00 mL:
nSrEDTA = 0,85 times 5,00 times 10^-4 , mol = 4,25 times 10^-4 , mol
nSr^2+ livre = 5,00 times 10^-4 , mol - 4,25 times 10^-4 , mol = 7,50 times 10^-5 , mol
  • Para 30,00 mL:
Aqui, a quantidade de EDTA adicionada excede a quantidade de Sr^2+ disponível.
nSr^2+ = 5,00 times 10^-4 , mol
nSrEDTA = 0,85 times 5,00 times 10^-4 , mol = 4,25 times 10^-4 , mol
Como temos 6,00 × 10^{-4} mol de EDTA, o excesso de EDTA é:
6,00 times 10^-4 , mol - 4,25 times 10^-4 , mol = 1,75 times 10^-4 , mol
Nesse caso, todo o Sr^2+ está complexado, e ainda sobra EDTA livre.

Passo 10

Agora, calculamos a concentração de Sr^2+ livre após cada adição:
[Sr^2+] = nSr^2+ livreVolume total
O volume total é a soma do volume inicial (50 mL) com o volume de EDTA adicionado.
  • Para 0,00 mL:
Volume total = 50,00 mL = 0,050 L
[Sr^2+] = 5,00 times 10^-4 , mol0,050 , L = 0,0100 , mol/L
  • Para 10,00 mL:
Volume total = 50,00 mL + 10,00 mL = 60,00 mL = 0,060 L
[Sr^2+] = 3,30 times 10^-4 , mol0,060 , L = 0,00550 , mol/L
  • Para 25,00 mL:
Volume total = 50,00 mL + 25,00 mL = 75,00 mL = 0,075 L
[Sr^2+] = 7,50 times 10^-5 , mol0,075 , L = 0,00100 , mol/L
  • Para 30,00 mL:
Toda a Sr^2+ está complexada, então:
[Sr^2+] livre = 0 , mol/L

Passo 11

Finalmente, calculamos o pSr, que é o logaritmo negativo da concentração de Sr^2+ livre:
pSr = -log [Sr^2+]
Vamos aplicar isso para cada caso:
  • Para 0,00 mL:
pSr = -log (0,0100) = 2,00
  • Para 10,00 mL:
pSr = -log (0,00550) approx 2,26
  • Para 25,00 mL:
pSr = -log (0,00100) = 3,00
  • Para 30,00 mL:
Como não há Sr^2+ livre,
pSr = infty

Resposta

Após a adição dos volumes de titulante, os valores de pSr são:
  • 0,00 mL de EDTA: pSr = 2,00
  • 10,00 mL de EDTA: pSr ≈ 2,26
  • 25,00 mL de EDTA: pSr = 3,00
  • 30,00 mL de EDTA: pSr = infinito (toda a Sr^2+ está complexada)

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