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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. 35ab

Suponha que 15,0   m L de uma solução 0,15   M   d e   N H 3 ( a q ) são titulados com uma solução 0,10   M   d e   H C l ( a q ) . (a) Qual é o p H inicial da solução 0,15   M   d e   N H 3   ( a q ) ? (b) Qual é o p H após a adição de 15,0   m L de uma solução 0,10   M   d e   H C l ( a q ) ? (c) Que volume de uma solução solução 0,10   M   d e   H C l é necessário para atingir a metade do caminho até o ponto estequiométrico? (d) Calcule o p H nesse ponto. (e) Que volume de uma solução solução 0,10   M   d e   H C l é necessário para atingir o ponto estequiométrico? (f) Calcule o p H no ponto estequiométrico.

Dado: K b   N H 3 = 1,8 × 10 - 5

K w = H + O H - = 1,00 × 10 - 14

K h = K w / K b

Passo 1

(a)Oi, galerinha! Tudo bom? Aqui temos uma titulação base fraca-ácido forte. As equações utilizadas em cada região da titulação seguem exatamente o mesmo padrão das titulações ácido fraco-base forte! A diferença é que começamos por calcular O H - , em vez de H + .

Pra determinar O H - de uma solução de uma base fraca, como a amônia, precisamos ter em mente que não podemos considerá-la igual à concentração analítica ( C 1 = C b a s e ) , porque é uma base fraca, logo não são todas as moléculas que se encontram ionizadas em água.

Então temos,

N H 3 + H 2 O → N H 4 + + O H -

Para calcular a concentração de O H - de uma solução de base fraca, podemos aplicar essa equação simplificada:

O H -   = K b ∙ C b a s e

Substituindo os valores, teremos:

O H -   = 1,8 × 10 - 5 ∙ 0,15 = 1,64 × 10 - 3   m o l / L

p O H = 2,78

Agora temos que transformar em p H

p H + p O H = 14

Logo,

p H = 11,22

Passo 2

(b)Com a adição de H C l , a amônia começa a ser protonada, e o p H começa a reduzir, ficar mais ácido. A equação pra região anterior ao ponto estequiométrico (equação de tampão reacional) é:

O H -   = K b ∙ C 1 V 1 - C 2 V 2 C 2 V 2

Onde C 1 e V 1 são a concentração e volume da base fraca e C 2 e V 2 são a concentração e volume do ácido forte.

Calculamos:

O H -   = 0,000018 ∙ 0,15 15,0 - 0,10 15,0 0,10 15,0 = 9,00 × 10 - 6   m o l / L

p O H = 5,05

∴ p H = 8,95

Resposta

(a) ∴ p H = 11,22

(b) ∴ p H = 8,95

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