A destilação seca da madeira gera como um dos sub-produtos, uma mistura de compostos denominada ácido pirolenhoso (AP). Admite-se que essa mistura pode ser tratada como ácido acético, ou seja, é utilizada a massa molar do ácido acético
para calcular o teor do AP, e o mesmo valor de pH no ponto estequiométrico em titulações ácido-base. A destilação de 250 kg de uma amostra de madeira gerou 1,75 L de AP. Uma alíquota de 5,00 mL dessa amostra, foi diluída em um balão volumétrico de
, sendo retirada uma segunda alíquota de
que foi titulada com solução de NaOH em
, sendo gasto um volume de
da solução alcalina. Pede-se:
a) Qual a % (m/v) de AP, calculada como ácido acético na amostra original?
b) Qual o pH inicial (antes da primeira adição de NaOH ) e no ponto estequiométrico, considerando a titulação como ácido acético?
c) Qual dos três indicadores seria mais apropriado para a titulação: Ind. A
; Ind. B
; Ind. C
. Explique sua escolha.
a) Qual a % (m/v) de AP, calculada como ácido acético na amostra original?
b) Qual o pH inicial (antes da primeira adição de NaOH ) e no ponto estequiométrico, considerando a titulação como ácido acético?
c) Qual dos três indicadores seria mais apropriado para a titulação: Ind. A
Passo 1
Vamos resolver um exercício que envolve cálculos de química, especificamente sobre titulação ácido-base e determinação da concentração de um ácido em uma mistura. Para isso, vamos precisar entender conceitos de massa molar, diluição, equações de titulação e propriedades de indicadores ácido-base.
Passo 2
Parte a): Queremos encontrar a porcentagem em massa/volume (% (m/v)) de ácido pirolenhoso (AP) na amostra original, considerando que o AP se comporta como ácido acético com massa molar de
.
Passo 3
Primeiro, vamos calcular a quantidade de substância de NaOH usada na titulação. Sabemos que o volume de NaOH utilizado foi de
com concentração
.
Passo 4
Na reação de titulação ácido-base, a quantidade de mols de ácido (AP) é igual aos mols de NaOH usados:
Passo 5
Agora, vamos encontrar a massa de AP na alíquota de
:
Passo 6
Essa massa está presente na alíquota de
da solução diluída de
. Para encontrar a massa na amostra diluída:
Passo 7
A amostra original de AP era
. Vamos calcular a porcentagem (m/v):
Passo 8
Resposta da parte a):
A porcentagem (m/v) de ácido pirolenhoso (AP) na amostra original é aproximadamente 0,126% (m/v).
A porcentagem (m/v) de ácido pirolenhoso (AP) na amostra original é aproximadamente 0,126% (m/v).
Passo 9
Parte b): Precisamos determinar o pH inicial da solução antes da adição de NaOH e o pH no ponto estequiométrico da titulação, considerando o AP como ácido acético.
Passo 10
O ácido acético (
) é um ácido fraco, que se dissocia parcialmente na água:
O pH inicial pode ser calculado usando a constante de dissociação (
) do ácido acético, que é
.
Passo 11
Primeiro, vamos calcular a concentração inicial de ácido na solução diluída. Sabemos que temos
de AP em
:
Passo 12
Usando a expressão do
:
Assumindo que
é a concentração de
dissociada:
Passo 13
No ponto estequiométrico da titulação, todo o ácido foi neutralizado, formando o sal
. Como o sal de um ácido fraco com base forte é uma base conjugada, o pH será básico e pode ser calculado usando a constante de hidrólise (
).
A concentração de
no ponto estequiométrico é igual à concentração inicial de ácido:
Usando a expressão do
:
Passo 14
Resposta da parte b):
- O pH inicial da solução é aproximadamente 3,21.
- No ponto estequiométrico da titulação, o pH é aproximadamente 8,03.
Passo 15
Parte c): Precisamos escolher o indicador mais apropriado para a titulação entre três opções, considerando suas constantes de dissociação ácida (
).
Os indicadores mudam de cor próximo ao seu pKa. Para uma titulação ácido-fraco com base forte, o ponto de equivalência está em pH básico (cerca de 8,03). Portanto, devemos escolher um indicador cujo pKa seja próximo desse pH.
Vamos verificar os pKa dos indicadores:
- Indicador A:
- Indicador B:
- Indicador C:
Passo 16
O indicador B tem
, que está próximo ao pH do ponto de equivalência
. Isso significa que sua faixa de mudança de cor abrange o pH desejado.
Passo 17
Resposta da parte c):
O indicador mais apropriado é o Indicador B ( ), pois sua faixa de mudança de cor está próxima ao pH do ponto estequiométrico da titulação.
O indicador mais apropriado é o Indicador B (