Titulação de Neutralização
Teoria
A volumetria de neutralização, ou titulação de neutralização é um método analítico que envolve uma reação ácido base e serve pra descobrir o pH de soluções ácidas ou básicas!
Pra fazer a titulação, usamos esse aparato aqui:
Dentro desse vidrinho que chamamos de erlenmeyer fica o titulado, que é a solução de pH desconhecido. Na bureta temos o titulante. Ele é a solução de concentração conhecida e irá reagir com o titulado. Vamos imaginar a seguinte reação:
Nesse exemplo o hidróxido de sódio fica dentro da bureta, durante a titulação abrimos a torneirinha e vamos liberando
-Mas como eu sei que o ácido foi consumido? 😖
Excelente pergunta! Lá no início da titulação a gente coloca um indicador no erlenmeyer, ele faz a cor da solução mudar de cor quando o P.E. é atingido. Nesse exemplo o indicador poderia ser a fenolftaleína, que deixa a solução rosinha! 😍
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Na faculdade geralmente essa matéria é cobrada no laboratório e temos que fazer aqueles relatórios enoormes. Ou então em química analítica teórica e na prova é um deus nos acuda pra dar tempo de fazer as questões!
Você só precisa aprender dois tipos de cálculo, o da titulação ácido base forte e o de ácido fraco base forte…depois é só repetir o método! Bora aprender? 😉
Titulação Ácido-Base Forte
Vamos aprender com um exemplo! Nesse caso iremos titular
Existem 3 momentos diferentes durante a titulação: Antes do ponto de equivalência, no ponto de equivalência e depois do ponto de equivalência! A gente vai aprender como calcular o pH da solução em cada um desses momentos!
Antes do ponto de equivalência
A medida que adicionamos a base ela consome o ácido! Como estamos falando de ácido e base fortes podemos considerar que essa reação ocorre imediatamente. Ou seja, se eu adiciono uma molécula de
Vamos calcular o pH da solução depois de adicionarmos
Pra calcular o pH da solução precisamos saber a nova concentração de
Quando a gente subtrai o número de mols de base adicionados do número inicial de ácido, temos o número de mols restante de ácido. Dividindo isso pelo volume, achamos a concentração de
Lembrando que esse raciocínio só é válido porque temos ácido e base fortes, então eles estão completamente dissociados. Substituindo os dados:
Agora sim podemos calcular o pH:
Esse cálculo é igualzinho pra qualquer volume de
No ponto de Equivalência
No ponto de equivalência todo o ácido foi consumido, então podemos dizer que:
Para calcular o pH no ponto de equivalência, usaremos a constante de dissociação da água:
Como a concentração de ácido e base são iguais, podemos fazer:
Logo a concentração de
Calculando o pH, temos:
Esse resultado faz muito sentido, pois 7 é o pH de uma solução neutra! Ou seja, uma solução que não tem nem ácido nem base livres!
Após o de Equivalência
Após o ponto de equivalência teremos um excesso de
Para calcular o pH usamos a seguinte relação:
Calculamos o pOH:
Para o nosso exemplo, se adicionarmos
Agora calculamos o pH:
Titulação Ácido Fraco e Base Forte
Na titulação de um ácido fraco com uma base forte temos que considerar que o ácido não esta completamente dissociado então vamos usar a constante de dissociação do ácido para fazer as contas antes do ponto de equivalência, no ponto e após o ponto de equivalência!
Antes do Início da titulação
Como o ácido não esta completamente dissociado, precisamos calcular o pH da solução antes de começar a titulação, para isso usamos a seguinte fórmula:
Antes do Ponto de Equivalência
Antes do ponto de equivalência o ácido não foi completamente consumido, então para calcularmos a concentração de ácido, fazemos:
No Ponto de Equivalência
No ponto de equivalência todo o ácido foi consumido, mas nesse caso o pH não vai ser igual a 7! Aqui vamos calcular a concentração de hidróxido pra só depois calcular o pH.
Usamos a seguinte fórmula:
Após o Ponto de Equivalência
Após o ponto de equivalência precisamos calcular o excesso de base, para isso usamos a seguinte fórmula:
Sabendo a concentração da base, calculamos o pH da mesma forma que na titulação ácido-base forte!
Curva de Titulação
Para construir o ponto de titulação a gente precisa calcular a pH da solução em alguns pontos antes do ponto de equivalência, no ponto de equivalência e após o ponto de equivalência. Fazendo isso é só marcar os pontos no gráfico!
A curva de titulação de um ácido forte com uma base forte, por exemplo, terá esse formato aqui:
Agora vamos praticar com exercícios?
Titulação Ácido-Base Forte
Titulação Ácido Fraco e Base Forte
Curva de Titulação
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
Elaboração própria
Considere uma titulação de de com calcule o pH após a adição dos seguintes volumes de :
- 10,00 mL
- 24,50 mL
- 25,00 mL
- 25,50 mL
Passo 1
Antes de qualquer coisa, vamos descobrir o volume necessário de para atingirmos o ponto de equivalência, assim podemos saber o tipo de cálculo que vamos usar em cada letra!
No ponto de equivalência temos:
Logo:
Queremos descobrir o , então vamos isolar ele e substituir os dados:
Ok, então a letra (a)10,00 mL e (b) 24,50 mL acontecem antes do ponto de equivalência!
Passo 2
Vamos começar com a letra (a) então, temos uma solução com de com de , como a base esta em excesso então ao invés de cálcular a concentração de a gente calcula a concentração de !
Se e todo o adicionado reage neutralizando a base, então vamos calcular o número de mols restantes de e dividir pelo volume total para achar a nova concentração:
Substituindo e calculando:
Para calcular a concentração de a gente usa a constante de dissociação da água, :
Substituindo:
Calculando:
Passo 3
Para a letra quando o volume de é para achar a concentração da hidroxila:
Só mudamos o volume de , agora calculando achamos:
Agora eu vou te mostrar uma outra forma de cálcular o pH!! Primeiro vamos calcular o pOH:
Substituindo e calculando:
Agora:
Então:
Passo 4
Agora vamos fazer os cálculos para que é onde acontece o ponto de equivalência!!
Nesse ponto:
Sabendo que:
Então:
Substituindo no pH:
Calculando:
Passo 5
Na letra (d) o volume adicionado de ácido é , se o esta em excesso podemos calcular a sua concentração direto!
Substituindo e calculando:
Agora calculando o pH:
Prontinho!!!
Resposta
- 12,40
- 10,83
- 7,00
- 3,18
Exercício Resolvido #2
Lista de exercício de Química Analítica Quantitativa-UTFPR
0,56 g de soda cáustica comercial são colocados num balão volumétrico. A seguir, adiciona-se água a essa substância até que seu volume complete 100 mL. 25 mL dessa solução são recolhidos numa pipeta volumétrica, transferido para um erlenmeyer e submetidos à titulação com uma solução 0,05 mol/L de ácido cloridrico. Sabendo que foram gastos 28 mL da solução ácida, calcule o teor em NaOH da soda cáustica. (P=80%)
Passo 1
Queremos saber o teor de na soda cáustica e para isso foi feita uma ti
No ponto de equilíbrio temos:
Sabendo que o número de mols é igual a sua concentração multiplicada pelo seu volume:
Isolando a concentração de :
O volume titulado foi de , então é esse que a gente vai usar aqui:
Passo 2
A gente achou a concentração de da alíquota da solução básica, maaas o que a gente quer é a massa de na amostra de para calcularmos o seu teor!
Vamos calcular quantos mols de tinha na solução preparada:
Passo 3
Agora podemos calcular a massa de a partir do número de mols e sua massa molar :
Substiuido:
Podemos então calcular o percentual de :
Calculando:
Resposta
A amostra contém de .
Exercício Resolvido #3
Lista de exercício de Química Analítica Quantitativa-UTFPR
Para se determinar o conteúdo de ácido acetilsalicílico num comprimido analgésico, insento de outras substâncias ácidas, do comprimido foi dissolvido numa mistura de etanol e água. Essa solução consumiu de solução aquosa de de concentração , para a reação completa. Ocorreu a seguinte transformação química:
Determine a porcentagem de ácido acetilsalicílico no comprimido.
R=36,0
Passo 1
Queremos conhecer a porcentagem de no comprimido, para isso usamos uma amostra de a continha para achar o percentual é essa daqui:
Conhecemos a massa da amostra, mas precisamos conhecer a massa do ácido!
No ponto de equivalência temos:
Show, então! Conhecemos a concentração de que é igual a , vamos então calcular o número de mols de :
Substituindo e calculando:
Passo 2
Agora que a gente sabe quantos mols de ácido acetilsalicílico tem em de comprimido, podemos achar sua massa:
Se , então:
Calculando:
Passo 3
Podemos finalmente achar :
Substituindo e calculando:
Uhuuul!!!
Resposta
Exercício Resolvido #4
SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH, Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª Edição norte-americana, Editora Thomson, São Paulo-SP, 2006. Capítulo 14 , exercício 14-32.
Para a titulação de de ácido acético com hidróxido de sódio , calcular o para a adição de de base.
Dados: ,
Passo 1
A gente esta titulando com , ou seja um ácido fraco com uma base forte!
Tanto o ácido como a base tem concentração , isso vai poupar a gente o trabalho de calcular o volume de equivalência, pois se suas concentrações são iguais, seus volumes também devem ser!
Portanto de , a reação de dissociação do ácido acético é:
Então seu é:
O primeiro cálculo é antes da adição de titulante, então podemos coniderar , isolando o hidrônio na equação acima:
Agora a gente pode pegar essa concentração e substituir na fórmula de :
O problema nos da e , substituindo:
Calculando, achamos:
Passo 2
A letra pede o depois da gente adicionar de , a concentração do hidrônio é dada por:
A concentração do ácido a gente pode calcular diminuindo o número de mols de base adiciona e dividindo pelo novo volume:
Substituindo e calculando
Agora se calculando a quantidade de sal formado:
Finalmente podemos substituir na fórmula lá de cima, para achar a concentração do hidrônio:
Calculando o :
Passo 3
Agora, com de base adicionada, chegamos no ponto de equivalência, aqui todo o ácido foi consumido, então calculamos a concentração do hidróxido:
Se todo o ácido foi consumido, então podemos dizer que:
Substituindo e calculando:
Agora sim, podemos calcular o fazendo:
Calculamos e achamos:
Repara que diferente da titulação com ácido e base fortes, aqui o no ponto de equivalência não é !
Passo 4
Depois do ponto de equivalência a gente tem um excesso de , então a gente pode calcular sua concentração assim:
Substituindo:
O a gente calcula do mesmo jeito que fizemos no passo anterior:
E finalmente:
Resposta
(a )
(b)
(c)
(d)
Exercício Resolvido #5
SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH, Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª Edição norte-americana, Editora Thomson, São Paulo-SP, 2006. Capítulo 14 , exercício 14-34.
Uma alíquota de de é titulada com o . A reação é
Calcular o pH após a adição de de ácido.
Dado:
Passo 1
Temos , que em contato com a água reage da seguinte forma:
Seu pode ser dado por:
Olhando a reação química vemos que e vamos lembrar que:
O problema nos da , a constante de ionização da água é , podemos substituir e ficamos com:
Isolando a hidroxila:
Agora podemos substituir e calcular:
E agora o :
Se :
Calculando:
Passo 2
A letra pele pra a gente calcular o após a adição de de ácido, vamos pegar aquela expressão de que usamos lá em cima:
Vamos isolar a concentração de :
A concentração restante de podemos calcular diminuindo o que reagiu com o :
Substituindo e calculando:
A concentração de formado a gente calcula considerando a quantidadde de ácido adicionado:
Agora sim, podemos calcular a concentração de :
Calculando:
Agora o :
Achamos:
Passo 3
Agora com a adição de de ácido, estamos no ponto de equivalência, dessa forma toda a base foi consumida!
Se , então podemos isolar a concentração do hidrônio:
A concentração de pode ser calculada por:
Calculando a concentração do hidrônio:
E o :
Calculando achamos:
Passo 4
Depois do ponto de equivalência o ácido esta em excesso, então podemos calcular a concentrão do pelo adicionado após o ponto de equivalência:
Substituindo:
E pra acabar, só falta calcular o :
Aweeee!!