Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 12.1 - Ex. 25
Calcule o volume de uma solução 0,150 M de HCl (aq) necessário para neutralizar (a) metade e (b) todos os íons hidróxido de 25,0 mL de uma solução 0,110 M de NaOH (aq). (c) Qual é a molaridade dos íons Na+ no ponto estequiométrico? (d) Calcule o pH da solução após a adição de 20,0 mL de uma solução 0,150 M de HCl (aq) a 25,0 mL de uma solução 0,110 M de NaOH (aq).
Passo 1
(b)Sim. Primeiro a (b), depois a (a). Precisamos entender o ponto estequiométrico de uma titulação ácido-base: é o ponto em que o número de mols de ácido é estequiometricamente suficiente pra neutralizar toda base. Esse número de mols pode ser igual (), o dobro, o triplo, ou uma correlação mais complexa, dependendo do ácido e da base usados.
Como aqui é HCl e NaOH, a relação do ponto estequiométrico vai ser de 1 pra 1 (1:1), pois a reação entre essas espécies tem essa estequiometria. Bem simples:
Assim, o ponto estequiométrico é atingido quando , onde 1 é o índice pro ácido, e 2 é o índice pra base.
Só que , número de mols, pode ser reescrito assim: (concentração × volume). A gente usa sempre essa expressão, sempre mesmo!
Enfim, no ponto estequiométrico teremos , ou, ainda melhor,
Jogando os valores que temos na equação:
Passo 2
(a)E se eu quiser neutralizar só a metade? Só dividir por 2 a quantidade em mols de base (NaOH):
(c)Pra cada 1 íon hidróxido existe 1 íon sódio , então a quantidade em mols de hidróxido, , é igual à quantidade de íons sódio.
A molaridade de uma espécie é o número de mols da espécie sobre o volume de solução. Lembra que, no ponto de equivalência, o volume adicionado de HCl (pra atingir esse ponto) foi de 18,3 mL. Se queremos a molaridade de no ponto estequiométrico, escrevemos:
Passo 3
(d)Se adicionando 18,3 mL nós neutralizamos todo NaOH, é de se esperar que 20,0 mL de HCl comece a gerar excesso de em solução, e ela comece a ficar ácida! Pra calcular seu pH, primeiro determinamos a concentração de assim:
Em palavras, essa expressão quer dizer: vai ser igual ao número de mols de menos o número de mols de sobre o volume total da solução.
Teremos:
Tirando o de , teremos o pH:
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)