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Introdução à Analise Química - I sem/2018 – Profa Ma Auxiliadora Disciplina QUIO94 - Introdução à Análise Química I semestre 2018 TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE Base Fraca com Ácido Forte Profa. Maria Auxiliadora Costa Matos Download aulas: http://www.ufjf.br/nupis/ Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química

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Introdução à Analise Química - I sem/2018 – Profa Ma Auxiliadora

1

Disciplina

QUIO94 - Introdução à Análise Química

I semestre 2018

TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE Base Fraca com Ácido Forte

Profa. Maria Auxiliadora Costa Matos Download aulas: http://www.ufjf.br/nupis/

Universidade Federal de Juiz de Fora

Instituto de Ciências Exatas

Departamento de Química

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Introdução à Analise Química - I sem/2018 – Profa Ma Auxiliadora

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Exemplo 3: Titulação de 100,00 mL de NH3 0,100 mol/L com solução padrão HCL 0,100

mol/L. Dado Kb = 1,80 x 10-5.

1. Escrever a reação química:

2. Calcular o volume de titulante necessário para atingir o ponto de equivalência.

NH4OH (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) + H2O (l)

n mol HCl = n mol NH4OH

C HCl x V HCl add = C NH4OH x V NH4OH

0,100 mol/L x V HCl add = 0,100 mol/L x 100,00 mL

V HCl PE = 100 mL

TITULAÇÃO BASE FRACA COM ÁCIDO FORTE

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Introdução à Analise Química - I sem/2018 – Profa Ma Auxiliadora

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Ca = concentração analítica NH4OH

NH4OH (aq) NH4+ (aq) + OH-

(aq) Kb = 1,80 x 10-5 Início 0,100 - -

Equilíbrio 0,100 - x x x

Solução aquosa de uma base fraca. O pH é calculado em função da dissociação do

hidróxido de amônia presente na solução.

1 ETAPA Antes de iniciar a titulação

No equilíbrio:

BC: [NH4+] = [OH -] = x

BM: Ca = [NH4OH] + [NH4+]

a)Se Ca/Kb 102 Efetuar o cálculo simplificado.

(Ao simplificar o cálculo o erro será menor que 5%)

b) Se Ca/Kb 102 Efetuar o cálculo sistemático - equação

quadrática (Ao simplificar o cálculo o erro será maior que 5%)

[NH4OH] = Ca - [NH4+]

[NH4OH] = Ca - x

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Introdução à Analise Química - I sem/2018 – Profa Ma Auxiliadora

4

NH4OH (aq) NH4+ (aq) + OH-

(aq) Kb = 1,80 x 10-5 Início 0,100 - -

Equilíbrio 0,100 - x x x

Solução aquosa de um ácido fraco. O pH é calculado em função da dissociação do ácido

acético presente na solução.

1 ETAPA Antes de iniciar a titulação

No equilíbrio:

Balanço de Cargas: [NH4+] = [OH -] = x

Balanço de Massas: Ca = [NH4OH] + [NH4+]

0,100 = [NH4OH] + [NH4+]

[NH4OH] = 0,100 - x

Kb = [NH4

+]]●[ OH-]

[NH4OH]

1,80 x 10-5 = x● x

0,100 - x

Ca/Kb = 0,1/1,80 x 10-5 = 5,6 x 103

x 0,1

x2 + 1,80·10-5 x - 1,80·10-6 = 0

x = 0,00133 mol/L

pOH = - log (0,00133) = 2,88

pH = 14 – 2,88 = 11,12

x = 0,00134 mol/L

pOH = - log (0,00134) = 2,87

pH = 14 – 2,87 = 11,13

1,80 x 10-5 = x● x

0,100 - x

desprezível

1,80 x 10-5 = x● x

0,100

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a) VHCl add = 20,00 mL

NH4OH (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) + H2O(l) Início 0,0100 - - -

Adição - 0,00200 - -

Equilíbrio 0,00800 - 0,00200 0,00200

No equilíbrio:

2 ETAPA Antes de atingir o Ponto de Equivalência

Há uma mistura do hidróxido de amônia e cloreto de amônio (ácido e base conjugados)

formando um tampão. O pH pode ser calculado através da relação de concentrações do

ácido e da base conjugada.

n mol HCl add = C HCl·V HCl = 0,100·0,02000 = 0,00200 mol

[NH4OH] = 0,00800

0,120

0

= 0,0667 mol/L

[NH4+ ] =

0,00200 = 0,0167 mol/L

0,120

Kb = [NH4

+]●[OH-]

[NH4OH]

1,80 x 10-5 = 0,0167●[OH-]

0,0667

[OH-] = 7,20x10-4 mol/L

pOH = 4,14

pH = 14 – 4,14 – 9,86

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a) VHCl add = 50,00 mL

NH4OH (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) + H2O(l) Início 0,0100 - - -

Adição - 0,00500 - -

Equilíbrio 0,00500 - 0,00500 0,00500

No equilíbrio:

n mol HCl add = C HCl·V Hcl = 0,100·0,05000 = 0,00500 mol

[NH4OH] =

[CH3COOH] =

0,00500

0,150 = 0,0333 mol/L

[NH4+ ] =

[CH3COO -] =

0,00500

0,150 = 0,0333 mol/L

Quando o volume do ácido adicionado é igual a metade

do volume da ácido para atingir o ponto de equivalência

pOH = pKb

[ OH -] = Kb

Kb = [NH4

+]●[OH-]

[NH4OH]

1,80 x 10-5 = 0,0333●[OH-]

0,0333

[OH-] = 1,80x10-5 mol/L

pOH = 4,74

pH = 14 – 4,74 – 9,26

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a) VHCl add = 100,00 mL

NH4OH (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) + H2O(l) Início 0,0100 - - -

Adição - 0,0100 - -

Equilíbrio - - 0,0100 0,0100

3 ETAPA No Ponto de Equivalência

Consiste em calcular o pH de uma solução de sal de ácido forte e base fraca – hidrólise

do cátion.

n mol HCl add = C HCl·V HCl = 0,100·0,1000 = 0,0100 mol

[NH4Cl] = 0,0100

0,200 = 0,0500 mol/L

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Hidrólise do íon amônio:

NH4+ (aq) + H2O (l) NH4OH(aq) + H3O

+ (aq)

Início 0,0500 - - -

Equilíbrio 0,0500 - x - x x

No equilíbrio:

5,6 10-10 = x2/ 0,0500

x = [H3O

+] = 5,27x10-6 mol/L

pH = -log 5,27 x 10-6 = 5,28

= [NH4OH]●[H3O

+]

[NH4+]

Kh = KW

Kb

= x● x

0,0500 - x

Kh = 1,00x10-14

1,80x10-5

102 Simplificar [NH4+] 0,0500

CAC-

Kh

102 Equação quadrática Ca NH4

+-

Kh

0,0500

5,6x10-10 = 9 x107

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a) VHCl add = 105,00 mL

NH4OH (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) + H2O(l) Início 0,01000 - - -

Adição - 0,010500 - -

Equilíbrio - 0,000500 0,01000 0,01000

4 ETAPA Após o Ponto de Equivalência

O pH é calculado em função da concentração de H3O+ proveniente do HCl adicionado em

excesso.

n mol HCl add = n mol HCl = C HCl·V HCl = 0,100·0,005 = 0,0105

mol

CNaOH

=

n mol HCl

V total =

(n mol HCl)

(VNH4OH + VHCl) =

(0,000500)

(0,100 + 0,105) = 2,44x 10-3 mol/L

[H3O +] = CHCl = 2,44x 10-3 mol/L

pH = - log 2,44x 10-3

pH = 2,61 Próximo ao ponto de equivalência (soluções muito

diluídas) e para bases muito fracas, a hidrólise do sal

formado contribui significativamente para o pH do meio.

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Introdução à Analise Química - I sem/2018 – Profa Ma Auxiliadora

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0 ,0

2 ,0

4 ,0

6 ,0

8 ,0

1 0 ,0

1 2 ,0

0 ,0 5 0 ,0 1 0 0 ,0 1 5 0 ,0 2 0 0 ,0 2 5 0 ,0

V o lu m e d e titu la n te (m L )

pH

CURVA DE TITULAÇÃO

100,00 mL NH4OH 0,100 mol/L com HCl 0,100 mol/L

pOH= pKb

PE