Química Geral ⇒ Volumetria de neutralização Tópico resolvido

[vics]

Um ácido fraco HA (pka=5) foi titulado com uma solução de KOH 1,0M. A solução do ácido tinha um volume de 100mL e uma molaridade de 0,100M. Determine o pH para cada um dos volumes adicionados de base que são dados a seguir:
Vb = 0; 1; 9,9

Se puderem explicar por etapas, ficarei agradecida!

[VALDECIRTOZZI]

A equação química que representa a ionização do ácido fraco pode ser assim escrita:
[tex3]HA_{(aq)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} +A^-_{(aq)}[/tex3]


Para volume de base adicionada igual a 0 mL:

A expressão da contante de equilíbrio pode ser escrita:
[tex3]k_a=\frac{\left[H^+_{(aq)}\right] \cdot \left[A^-_{(aq)}\right]}{\left[HA_{(aq)}\right]}[/tex3]

Note que no equilíbrio temos: [tex3]\left[H^+_{(aq)}\right]=\left[A^-_{(aq)}\right][/tex3] e como o ácido é fraco, podemos assumir que no equilíbrio [tex3]\left[HA_{(aq)}\right]=0,100 \ M[/tex3].

[tex3]k_a=\frac{\left[H^+_{(aq)}\right] \cdot \left[A^-_{(aq)}\right]}{\left[HA_{(aq)}\right]}[/tex3]
[tex3]10^{-5}=\frac{\left[H^+_{(aq)}\right]^2}{0,100}[/tex3]
[tex3]\left[H^+_{(aq)}\right]^2=10^{-6}[/tex3]
[tex3]\left[H^+_{(aq)}\right]=10^{-3} \ M[/tex3]
[tex3]pH=-\log\left[H^+_{(aq)}\right][/tex3]
[tex3]pH=\log 10^{-3}=3[/tex3]

Para 1 mL de base adicionada:

O número de mols de KOH será:
[tex3]n_{KOH}=c_{KOH} \cdot V(\ell)_{KOH}[/tex3]
[tex3]n_{KOH}=1 \cdot 0,001=0,001 \ mol[/tex3]

O número de mols de HA inicial é:
[tex3]n_{HA}=c_{HA} \cdot V(\ell)_{HA}[/tex3]
[tex3]n_{HA}=0,1 \cdot 0,1=0,01 \ mol[/tex3]

A equação química que representa a neutralização é:

[tex3]HA_{(aq)}+KOH_{(aq)} \rightleftharpoons KA_{(aq)}+H_2O_{(\ell)}[/tex3]

Ocorre a reação de 0,001 mol de HA com 0,001 mol de KOH formando 0,001 mol de KA e restando em solução 0,01-0,001=0,009 mol de HA.

Como há em solução HA e KA, temos um sistema tampão cuja expressão do pH é dada por:
[tex3]pH=pk_a+\log \frac{\left[KA_{(aq)}\right]}{\left[HA_{(aq)}\right]}[/tex3]

[tex3]pH=pk_a+\log \frac{\left[KA_{(aq)}\right]}{\left[HA_{(aq)}\right]}[/tex3]
[tex3]pH=pk_a+\log \frac{\frac{n_{(KA)}}{V(\ell)_{(KA)}}}{\frac{n_{(HA)}}{V(\ell)_{(HA)}}}[/tex3]
[tex3]pH=5+\log \frac{\frac{0,001}{0,101}}{\frac{0,009}{0,101}}[/tex3]
[tex3]pH=4,046[/tex3]

Após a adição de 9,9 mL de base:
O número de mols de KOH será:
[tex3]n_{KOH}=c_{KOH} \cdot V(\ell)_{KOH}[/tex3]
[tex3]n_{KOH}=1 \cdot 0,0099=0,0099 \ mol[/tex3]

Como visto acima, o número de mols inicial de HA é 0,01 mol.
Há a reação de 0,0099 mol de HA com 0,0099 mols de KOH, restando [tex3]0,01-0,0099=0,0001 \ mol[/tex3] de HA e formando 0,0099 mol de KA.

[tex3]pH=pk_a+\log \frac{\frac{n_{(KA)}}{V(\ell)_{(KA)}}}{\frac{n_{(HA)}}{V(\ell)_{(HA)}}}[/tex3]
[tex3]pH=5+\log \frac{\frac{0,0099}{0,10909}}{\frac{0,0001}{0,10909}}[/tex3]
[tex3]pH=6,99[/tex3]

Espero ter ajudado!

[vics]

Ajudou bastante!! obrigada!