Sobre volumetria de neutralização: Gerar uma curva de titulação de 50 mL de uma solução de NaOH 0,1 mol L^-1 com HClO4 0,2 mol L^-. Calcular o pH inicial, após a adição de 10 mL, 24,99 mL, 25 mL, 50 mL de titulante.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre volumetria de neutralização! A gente vai criar uma curva de titulação para 50 mL de solução de NaOH 0,1 M com HClO4 0,2 M. Precisamos calcular o pH inicial e após adicionar 10 mL, 24,99 mL, 25 mL e 50 mL do titulante. Para isso, vamos usar conceitos de química ácido-base e cálculos de concentração.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o pH inicial da solução de NaOH. Como NaOH é uma base forte, ela se dissocia completamente na água:
NaOH Na^+ + OH^-
A concentração de OH^- será igual à concentração de NaOH, que é 0,1 M.

Passo 3

Para encontrar o pH, primeiro calculamos o pOH usando a fórmula:
pOH = -log [OH^-]
Substituindo:
pOH = -log (0,1) = 1
Agora, usamos a relação entre pH e pOH:
pH + pOH = 14
Então:
pH = 14 - 1 = 13

Passo 4

Agora, vamos considerar a adição de 10 mL de HClO4 0,2 M à solução de NaOH. Primeiro, calculamos os moles de cada reagente:
  • Moles de NaOH:
nNaOH = 0,1 , M times 0,050 , L = 0,005 , mol
  • Moles de HClO4:
nHClO4 = 0,2 , M times 0,010 , L = 0,002 , mol
Como HClO4 e NaOH reagem em proporção 1:1:
HClO4 + NaOH NaClO4 + H2O
Então, os moles restantes de NaOH serão:
0,005 - 0,002 = 0,003 , mol

Passo 5

Agora, a concentração de OH^- após a adição de 10 mL é:
[OH^-] = 0,003 , mol0,050 , L + 0,010 , L = 0,0030,060 = 0,05 , M
Calculamos o pOH:
pOH = -log (0,05) approx 1,3
E então o pH:
pH = 14 - 1,3 = 12,7

Passo 6

Vamos para a adição de 24,99 mL de HClO4. Calculamos os moles de HClO4:
nHClO4 = 0,2 , M times 0,02499 , L approx 0,005 , mol
Isso quase anula todos os moles de NaOH:
0,005 - 0,005 = 0 , mol (quase neutro)
Mas como não chegou exatamente ao ponto de equivalência, ainda resta um pouquinho de NaOH.
Vamos considerar uma diferença muito pequena, então o pH ainda será ligeiramente básico, próximo a 7.

Passo 7

No ponto de equivalência (25 mL), todo o NaOH foi neutralizado pelo HClO4. A solução contém apenas NaClO4, que é neutra, já que tanto Na^+ quanto ClO4^- vêm de ácidos e bases fortes. Assim, o pH será 7.

Passo 8

Agora, após adicionar 50 mL de HClO4, temos excesso de ácido. Calculamos os moles de HClO4:
nHClO4 = 0,2 , M times 0,050 , L = 0,010 , mol
Como já usamos 0,005 mol para neutralizar a base, o excesso é:
0,010 - 0,005 = 0,005 , mol
A concentração de H^+ é:
[H^+] = 0,005 , mol0,050 , L + 0,050 , L = 0,0050,100 = 0,05 , M
Calculamos o pH:
pH = -log (0,05) approx 1,3

Resposta

O pH inicial é 13, após a adição de:
  • 10 mL de titulante: 12,7
  • 24,99 mL de titulante: próximo a 7
  • 25 mL de titulante: 7
  • 50 mL de titulante: 1,3

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