Trace uma curva de titulação de uma solução de 0,01 molL^-1 de H3 PO4 usando uma solução de 0,01 mol^-1 de NaOH . Foi usado 10 mL da solução de ácido fosfórico e no Erlenmeyer foi acrescentado 40 mL de água. Com base no pKa do H3 PO4 dado na questão 12 explique por que não é perceptível na curva de titulação, usando este sistema, o pKa3.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para traçarmos a curva de titulação de uma solução de ácido fosfórico ( H3PO4) com concentração de 0,01 molL^-1, usando uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) também com concentração de 0,01 molL^-1. Além disso, sabemos que usamos 10 mL da solução de ácido fosfórico e adicionamos 40 mL de água no Erlenmeyer. Vamos precisar entender o conceito de titulação ácido-base, as etapas de dissociação do H3PO4 e como isso se reflete na curva de titulação, especialmente em relação aos valores de pKa.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o ácido fosfórico ( H3PO4) é um ácido triprótico, ou seja, pode doar três prótons (H⁺) em três etapas diferentes. Cada doação de próton tem um pKa correspondente: pKa1, pKa2 e pKa3. Esses valores nos dizem a força do ácido em cada etapa de dissociação.

Passo 3

Para traçar a curva de titulação, precisamos calcular o pH da solução em diferentes pontos durante a adição de NaOH. Como a concentração de NaOH e H3PO4 são iguais ( 0,01 molL^-1), a equivalência ocorrerá quando a quantidade de NaOH adicionada for igual à quantidade de prótons disponíveis para serem neutralizados.

Passo 4

Calculando a quantidade de matéria, temos que em 10 mL de H3PO4 a quantidade de moles de H3PO4 é:
n = C times V = 0,01 , molL^-1 times 0,010 , L = 0,0001 , mol
Como cada molécula de H3PO4 pode doar até 3 prótons, temos no total 0,0003 , mol de H⁺ disponíveis.

Passo 5

Adicionando 40 mL de água no Erlenmeyer, o volume total da solução passa a ser 10 mL (ácido) + 40 mL (água) = 50 mL. A concentração inicial de H3PO4 na solução diluída será:
Cdiluído = 0,0001 , mol0,050 , L = 0,002 , molL^-1 í

Passo 6

Agora, ao adicionar NaOH, cada mol de NaOH vai reagir com um mol de H⁺. Vamos considerar diferentes pontos de adição de NaOH: antes do primeiro ponto de equivalência, entre os pontos de equivalência, e após todos os pontos de equivalência.

Passo 7

Para cada intervalo, calculamos o pH usando as fórmulas de equilíbrio ácido-base apropriadas, levando em conta o pKa correspondente. Por exemplo, no primeiro intervalo, usamos pKa1 para calcular o pH, no segundo, pKa2, e assim por diante.

Passo 8

Na curva de titulação, cada pKa corresponde a uma região onde o pH muda mais lentamente, formando um tampão. No entanto, o pKa3 não é perceptível nessa curva devido à baixa concentração do ácido e ao fato de que a diferença entre os volumes de equivalência é muito pequena para que esse terceiro tampão seja visível.

Resposta

A curva de titulação do H3PO4 com NaOH apresenta dois pontos de equivalência correspondentes a pKa1 e pKa2. O pKa3 não é perceptível nessa curva porque, com a baixa concentração das soluções utilizadas e a adição de água, a variação de pH na terceira etapa de dissociação é muito pequena, tornando o terceiro tampão praticamente invisível na representação gráfica.

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