Introdução a Análise Química
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Volumetria Ácido-base
H3O+ + OH- 2H2O
ou
H+ +OH- H2O
Profa. Lilian Lúcia Rocha e Silva
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TITULAÇÃO DE ÁCIDOS POLIPRÓTICOS
●Ácidos polipróticos contêm mais de um hidrogênio ionizável.
●A titulação de ácido poliprótico com uma base forte assemelha-se à titulação de vários ácidos monopróticos de forças diferentes.
H3PO4 (aq) + NaOH(aq) H2PO4-(aq) + H2O(l) Ka1 = 7,5x10-3
H2PO4-
(aq) + NaOH(aq) HPO4 –2 (aq) + H2O(l) Ka2 = 6,2x10-8
HPO4–2
(aq) + NaOH(aq) PO4 –3 (aq) + H2O(l) Ka3 = 4,8x10-13
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TITULAÇÃO DE ÁCIDOS POLIPRÓTICOS
●As diferenças entre as sucessivas constantes de dissociação do ácido são suficientemente grandes para que a neutralização ocorra etapa por etapa. Essa diferença deve ser de aproximadamente 104.
4pKapKa ou 10Ka
Ka12
4
2
1
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H2A(aq) + NaOH(aq) NaHA(aq) + H2O(l)
HA-(aq) + NaOH(aq) Na2A(aq) + H2O(l)
H2A(aq) + H2O (l) H3O +(aq) + HA-(aq) Ka1
HA-(aq) + H2O (l) H3O +(aq) + A
-2(aq) Ka2
Considerando o sistema:
A reação global de titulação deste sistema é:
H2A(aq) + 2NaOH(aq) Na2A(aq) + 2H2O(l) Ka1/Ka2> 104
Cálculo do volume de NaOH necessário para atingir ponto de equivalência
• Para o 2º PE:
n0 mol H2A = n0 mol NaOH CH2A x VH2A = CNaOH x VNaOH
n0 mol NaHA = n0 mol NaOH 2 x n0 mol H2A = n0 mol NaOH 2 x CH2A x VH2A = CNaOH x VNaOH
H2A(aq) + 2NaOH(aq) Na2A(aq) + 2H2O(l)
Para o 1º PE:
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Titulação de 25,0 mL de H2CO3 0,100 mol/L com uma solução padrão de NaOH 0,100 mol/L. Onde: Ka1=4,6 x 10
-7 e Ka2=5,6 x 10-11
mLV
V
NaOH
NaOH
0,25
.100,00,25.100,0
n0 mol H2CO3= n0 mol NaOH
TITULAÇÃO DE ÁCIDO FRACO DIPRÓTICO COM BASE FORTE
Cálculo do volume de NaOH no 1º ponto de equivalência:
H2CO3(aq) + NaOH(aq) NaHCO3(aq) + H2O(l)
Reações envolvidas:
NaHCO3(aq) + NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l)
Reação global:
H2CO3(aq) + 2NaOH(aq) Na2CO3(aq) + 2H2O(l)
Cálculo do volume de NaOH no 2º ponto de equivalência:
n0 mol NaHCO3= n0 mol NaOH
2 x n0 mol H2CO3= n0 mol NaOH
mLV
V
NaOH
NaOH
0,50
.100,00,25.100,02
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1ª Etapa (Antes do início da titulação): O pH é dado pela dissociação do ácido fraco.
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2ª Etapa (Antes de atingir o Primeiro Ponto de equivalência):
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VNaOH = VPE/2 =12,5 mL n0 mol H2CO3 = 0,100x0,0250 = 0,00250 mol n0 mol NaOH = 0,100x0,0125 = 0,00125 mol
2ª Etapa: Antes de atingir o 1º ponto de equivalência.
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2ª Etapa: Antes de atingir o 1º ponto de equivalência
VNaOH = 20,0 mL n0 mol NaOH = 0,100x0,0200 = 0,00200 mol
Volume final = VH2CO3 + VNaOH = 25,0 + 20,0 = 45,0 mL
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3ª Etapa: No 1º ponto de equivalência: Nesta região ocorre a conversão de H2CO3em NaHCO3, sal de ácido fraco, sofre hidrólise
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MHA M+ + HA-
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3ª Etapa: No 1º ponto de equivalência:
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4ª Etapa: Entre o 1º e o 2º ponto de equivalência.
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Final 0,00240 ----- 0,00010 0,00010
Adicionado ----- 0,00010 ----- -----
Início 0,00250 ----- ----- -----
NaHCO3(aq) + NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l)
Volume final = VH2CO3 + VNaOH = 25,0 + 26,0 = 51,0 mL
4ª Etapa: Entre o 1º e o 2º ponto de equivalência.
LmolHCOLmolCO /0471,00510,0
00240,0 e /0110,0
0510,0
0001,03
2
3
VNaOH = 26,0 mL n0 mol H2CO3 = 0,100x0,0250 = 0,00250 mol n0 mol NaOH = 0,100x0,0260 = 0,00260 mol
Final ----- 0,00010 0,00250 0,00250
Adicionado ----- 0,00260 ----- -----
Início 0,00250 ----- ----- -----
H2CO3(aq) + NaOH(aq) NaHCO3(aq) + H2O(l)
Como todo H2CO3 foi consumido, gerando NaHCO3, logo, temos em solução:
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Final 0,00125 ----- 0,00125 0,00125
Adicionado ----- 0,00125 ----- -----
Início 0,00250 ----- ----- -----
NaHCO3(aq) + NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l)
Volume final = VH2CO3 + VNaOH = 25,0 + 37,5 = 62,5 mL
4ª Etapa: Entre o 1º e o 2º ponto de equivalência. VNaOH =3/2VPE1 n0 mol H2CO3 = 0,100x0,0250 = 0,00250 mol =37,5 mL n0 mol NaOH = 0,100x0,0375 = 0,00375 mol
Final ----- 0,00125 0,00250 0,00250
Adicionado ----- 0,00375 ----- -----
Início 0,00250 ----- ----- -----
H2CO3(aq) + NaOH(aq) NaHCO3(aq) + H2O(l)
Como todo H2CO3 foi consumido, gerando NaHCO3, logo, temos em solução:
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5ª Etapa: No 2º ponto de equivalência.
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6ª Etapa: Após o ponto de equivalência.
VNaOH = 51,0 mL
Volume final = VH2CO3 + VNaOH = 25,0 + 51,0 = 76,0 mL
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