introdução a análise química

Volumetria Ácido-base

H3O+ + OH- 2H2O

ou

H+ +OH- H2O

Profa. Lilian Lúcia Rocha e Silva

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

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

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:

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

1ª Etapa (Antes do início da titulação): O pH é dado pela dissociação do ácido fraco.

2ª Etapa (Antes de atingir o Primeiro Ponto de equivalência):

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.

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

3ª Etapa: No 1º ponto de equivalência: Nesta região ocorre a conversão de H2CO3em NaHCO3, sal de ácido fraco, sofre hidrólise

MHA M+ + HA-

3ª Etapa: No 1º ponto de equivalência:

4ª Etapa: Entre o 1º e o 2º ponto de equivalência.

Final 0,00240 ----- 0,00010 0,00010

Adicionado ----- 0,00010 ----- -----

Início 0,00250 ----- ----- -----



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 ----- ----- -----


Como todo H2CO3 foi consumido, gerando NaHCO3, logo, temos em solução:

Final 0,00125 ----- 0,00125 0,00125

Adicionado ----- 0,00125 ----- -----

Início 0,00250 ----- ----- -----



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 ----- ----- -----


Como todo H2CO3 foi consumido, gerando NaHCO3, logo, temos em solução:

5ª Etapa: No 2º ponto de equivalência.

6ª Etapa: Após o ponto de equivalência.

VNaOH = 51,0 mL


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