A seguintes titulações foram realizadas em meio ácido. A) Faça o balanceamento da reação processada e B) determine o potencial após a adição de i)
de titulante, ii) no ponto de equivalência e iii) 26 mL de titulante. C) Determine se o ponto de equivalência é simétrico ou assimétrico em cada curva de titulação e justifique.
I)
(Considere que a reação ocorre utilizando 50 mL de U4+
(analíto) com
(titulante))
I)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de titulação redox em meio ácido juntos! A questão está dividida em três partes: primeiro, balancear a reação química; depois, calcular o potencial em diferentes pontos da titulação; e por fim, analisar a simetria do ponto de equivalência nas curvas de titulação. Para isso, vamos precisar entender de reações redox, potenciais eletroquímicos e como usar a equação de Nernst.
Passo 2
Parte A: Balanceamento da reação
Primeiro, vamos balancear a reação de oxirredução dada:
Vamos separar as metades de oxidação e redução:
-
Oxidação: U⁴⁺ → UO₂²⁺
Aqui, o urânio está sendo oxidado, ganhando oxigênio. -
Redução: Ce⁴⁺ → Ce³⁺
O cério está sendo reduzido, ganhando um elétron.
Agora, equilibramos os elétrons transferidos para garantir que a reação global esteja balanceada. Depois de ajustar os coeficientes, a reação balanceada fica:
Passo 3
Parte B: Cálculo do potencial após adições específicas de titulante
Vamos calcular o potencial eletroquímico usando a equação de Nernst:
Onde:
-
é o potencial padrão da célula. -
é o número de elétrons transferidos. - As concentrações de oxidação e redução são das espécies envolvidas.
Primeiro, determinamos o potencial padrão da célula:
Agora, vamos calcular o potencial para cada caso:
i) Após a adição de 5,0 mL de titulante
-
Mols de Ce⁴⁺ adicionados:
-
Mols de U⁴⁺ inicialmente presentes:
-
Mols de U⁴⁺ após adição:
-
Mols de Ce⁴⁺ sobrando:
Como o Ce⁴⁺ é o titulante e está sendo adicionado, ele reduz o U⁴⁺ até se esgotar.
Agora, aplicamos a equação de Nernst:
Assumindo
:
(Os cálculos detalhados dependem das concentrações exatas após a diluição, mas o processo segue esse caminho.)
ii) No ponto de equivalência
No ponto de equivalência, os mols de titulante são iguais aos mols do analito:
O potencial no ponto de equivalência pode ser calculado usando a média dos potenciais dos dois eletrodos:
iii) Após a adição de 26 mL de titulante
-
Mols de Ce⁴⁺ adicionados:
-
Mols de U⁴⁺ inicialmente presentes:
-
Mols de Ce⁴⁺ em excesso:
Usamos novamente a equação de Nernst considerando o excesso de Ce⁴⁺:
Resposta
Após seguir todos os passos, os potenciais são:
i) Aproximadamente 1,050 V após a adição de 5,0 mL de titulante;
ii) 0,887 V no ponto de equivalência;
iii) Aproximadamente 1,216 V após a adição de 26 mL de titulante.
Além disso, o ponto de equivalência é assimétrico nas curvas de titulação, pois os potenciais antes e após o ponto de equivalência não são simétricos, indicando diferentes comportamentos de oxidação e redução das espécies envolvidas.
i) Aproximadamente 1,050 V após a adição de 5,0 mL de titulante;
ii) 0,887 V no ponto de equivalência;
iii) Aproximadamente 1,216 V após a adição de 26 mL de titulante.
Além disso, o ponto de equivalência é assimétrico nas curvas de titulação, pois os potenciais antes e após o ponto de equivalência não são simétricos, indicando diferentes comportamentos de oxidação e redução das espécies envolvidas.
Exercícios relacionados
Os seguintes resultados foram obtidos de uma determinada análise : 20,
; 19,
de K. Calcule a média e a mediana das amostras.
Um pedaço de polietileno possui massa de
. Retirou-se uma amostra desse material, cuja massa medida foi de
. Calcular a massa do pedaço de polietileno restante.
A seguintes titulações foram realizadas em meio ácido. A) Faça o balanceamento da reação processada e B) determine o potencial após a adição de i)
de titulante, ii) no ponto de equivalência e iii) 26 mL de titulante. C) Determine se o ponto de equivalência é simétrico ou assimétrico em cada curva de titulação e justifique.
III) (Considere que a reação ocorre utilizando 50 mL de
(analíto) com Ce
(titulante))
III)
A seguir são apresentadas diferentes equações redox que acontecem em meio ácido. A) Faça o balanceamento das reações, B) determine quem oxida e quem reduz, C) Cálcule o potencial de célula e D) Determine a constante de equilíbrio.
II)
II)