18-05-2010

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Da atmosfera ao oceano:soluções na Terra e para a Terra

Volumetrias de ácido – base

Ana Paula Pereira – 2009/2010

Sumário

• Introdução• Volumetrias de ácido - base:

1. Reacção entre ácido forte - base forte2. Reacção entre ácido forte – base

fraca3. Reacção entre ácido fraco – base

forte• Titulações • Curvas de titulação

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Introdução

Com base na teoria protónica de Bronsted eLowry, pode afirmar-se que:

Uma reacçãoreacção ácidoácido--basebase não é mais doque a passagem de um ião hidrogénio (ouseja, de um protão) de um ácido para umabase, com a formação dos respectivospares conjugados ácido-base.

Introdução

Quando se trata de uma reacção entre umácidoácido forteforte e uma basebase forteforte, está-se empresença de duas espécies que seencontram totalmente ionizadas /dissociadas, ou seja, ocorrem as reacçõescompletas:

HA (aq) + H2O (l) → A- (aq) + H3O+ (aq)

B (aq) + H2O (l) → HB+ (aq) + OH- (aq)

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Introdução

Desta forma, a reacção ácido-base édescrita pela equação:A-(aq)+H3O+(aq)+HB+(aq)+OH-(aq) → A-(aq)+HB+(aq)+2H2O(l)

Eliminando os iões espectadores, fica:H3O+ (aq) + OH- (aq) → 2 H2O (l)

Isto quer dizer que cada ião H3O+ resultantedo ácido neutraliza um ião OH- resultante dabase, originando uma espécie neutra (H2O).

Volumetrias de ácido - base

1.Reacção entre ácido forte –base forte

2.Reacção entre ácido forte –base fraca

3.Reacção entre ácido fraco –base forte

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1. Reacção entre ácido forte - base forte

HCl (g) + H2O (l) → Cl- (aq) + H3O+ (aq)

NaOH (s) → Na+ (aq) + OH- (aq)

H3O+ (aq) resultante da ionização do HCl vai reagir comOH- resultante da dissociação do NaOH, com formaçãode água:

H3O+ (aq) + OH- (aq) → 2 H2O (l)

Como o produto da reacção entre um ácido forte e umabase forte é água, se forem misturadas quantidadesequivalentes de ácido e de base obtém-se uma soluçãoneutra (pH = 7, a 25 ºC).

)(2 lOH

2. Reacção entre ácido forte –base fraca

HCl (aq) + NH3 (aq) → Cl- (aq) + NH4+ (aq)

• Se as quantidades químicas de HCl e NH3 quereagem forem iguais, em solução ficam Cl- eNH4

+:– Cl- é a base conjugada do ácido forte HCl, logo não

tem qualquer tendência para captar protões (espécieneutra).

– NH4+ é o ácido conjugado da base fraca NH3, logo

pode reagir com a água libertando protões:NH4

+ (aq) + H2O (l) ⇄ NH3 (aq) + H3O+ (aq)

• Como [H3O+] > [OH-], a solução será ácida(pH<7).

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3. Reacção entre ácido fraco –base forte

CH3COOH(aq)+NaOH(aq) → CH3COO-(aq)+Na+(aq)+H2O(l)

• Se as quantidades químicas de CH3COOH e NaOHque reagem forem iguais, em solução ficamCH3COO-, Na+ e H2O:

– Na+ é o ácido conjugado da base forte NaOH, logo nãotem qualquer tendência para ceder protões (espécieneutra).

– CH3COO- é a base conjugada do ácido fraco CH3COOH,logo pode reagir com a água:

CH3COO-(aq)+H2O(l) ⇄ CH3COOH(aq)+OH-(aq)

• Como [H3O+] < [OH-], a solução será básica (pH>7).

Volumetrias de ácido - base

Tabela – pH de uma mistura de um ácido com uma base

Espécies reagentesEspécies reagentes Extensão da Extensão da

reacçãoreacção

Produtos da Produtos da

reacçãoreacção pHpHEm soluçãoEm solução AdicionadaAdicionada

Ácido forte Base forte

Completa Água

7

Base forte Ácido forte 7

Ácido fraco Base forte

Praticamente completa

Base fraca e água

>7

Base fraca Ácido forte Ácido fraco e água

<7

Ácido fraco Base fraca

IncompletaBase fraca Ácido fraco

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Titulações

•• TitulaçãoTitulação – é uma operaçãoanalítica utilizada em análisevolumétrica com o objectivo dedeterminar a concentração de umasolução.

•• TitulanteTitulante – é a solução contida nabureta mesmo que a suaconcentração seja desconhecida.

•• TituladoTitulado – é a solução de volumerigorosamente medido, que se colocano erlenmeyer.

Titulações

•• PontoPonto dede equivalênciaequivalência – é a situação emque a reacção química entre as duassoluções é completa, ou seja, foramusadas quantidades estequiométricas dosdois reagentes.

•• PontoPonto finalfinal – é a situação em que sedetecta experimentalmente uma variaçãobrusca de uma propriedade física ouquímica da mistura reaccional.

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Titulações

A detecção do ponto final pode ser realizadaatravés dos métodos:

PotenciométricoPotenciométrico ColorimétricoColorimétrico

TitulaçõesCritérios a que deve obedecer a escolha de um indicador ácido-base:• O valor do pH do ponto de equivalência da titulação devedeve estarestar incluídoincluído

na zona de viragem do indicador;• A zona de viragem do indicador tem,tem, obrigatoriamente,obrigatoriamente, dede estarestar todatodaincluídaincluída na gama de variação brusca de pH em torno do ponto deequivalência.

pH inicial

Volume de titulante gasto até ao ponto de equivalência

zona de variação brusca de pH

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Curvas de titulação

As titulações ácido –base podem ser de trêstipos:

Distinguem-se pelo pH no ponto deequivalência.

1. Ácido forte1. Ácido forte--base fortebase forte 2. Ácido fraco2. Ácido fraco--base fortebase forte 3. Ácido forte3. Ácido forte--base fracabase fraca