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. 27
Suponha que 4,25 g de um ácido monoprótico fraco desconhecido, HA, foram dissolvidos em água. A titulação desta solução com uma solução 0,350 M de NaOH exigiu 52,0 mL para atingir o ponto estequiométrico. Após a adição de 26,0 mL, o pH da solução era 3,82. (a) Qual é a massa molar do ácido? (b) Qual é o pKa do ácido?
Passo 1
(a)A gente vai determinar a massa molar pela equação do ponto estequiométrico, onde o número de mols de ácido ( vai ser igual ao número de mols da base . Nesse caso vai ser igual porque a proporção de ácido pra base é de 1 pra 1 (1:1). Pode haver outras proporções, a depender da estequiometria da reação, que seria assim:
Bom, e por que três formas diferentes de se expressar número de mols, entre os parênteses? Porque, dependendo do exercício, alguma dessas formas vai ser a conveniente, por conter a incógnita que queremos determinar. No caso desse exercício, pra (mols de ácido) vamos trabalhar com ; pra , trabalhamos com . Vamos ver como vai ficar:
Equação do ponto estequiométrico pra esta reação:
Assim, isolamos e substituímos os valores que temos conhecidos, para determinar a massa molar do ácido (CUIDADO com as unidades, precisamos converter mL pra L, pra que a massa molar seja expressa em g/mol):
Passo 2
(b)Aqui vamos precisar usar aquelas equações de titulação. Pra uma titulação ácido fraco-base forte, quando estamos na região antes do ponto estequiométrico, usamos a seguinte equação pra :
Isolando , temos:
Só que, nesse caso, não estamos usando porque não temos as informações de concentração, nem de volume do ácido. Estávamos usando e é como vamos expressar o número de mols de ácido aqui também, certo? Teremos:
Agora, é substituir os valores que temos na expressão e determinar (CUIDADO com as unidades):
PS: (por isso ).
Passo 3
Temos , mas queremos . Simplesmente tiramos de e resolvido:
Resposta
(a)
(b)