Quimica 11º

Volumetria ácido-base Reação ácido-base: ácido + base sal + água caráter químico da solução de sal formado pode ser: Neutro - reação entre um ácido forte e uma base forte – neutralização Básico - reação entre uma base forte e um ácido fraco Ácido - reação entre um ácido forte e uma base fraca (o caráter químico da reação entre um Ác. fraco e uma B. fraca depende das forças relativas de cada um deles) Uma reação ácido-base é, muitas vezes, utilizada no laboratório, como ponto de partida para a determinação rigorosa de uma concentração desconhecida de uma solução (ácida ou alcalina) – titulação ácido-base.

Volumetria ácido-base Numa titulação há 3 aspetos essenciais a considerar: O conhecimento da reação química, que deve ser única, rápida e completa. A medição rigorosa de volumes (da solução padrão e/ou da amostra a analisar) e de massas (da substância primária e/ou da amostra a analisar) A deteção do ponto final da titulação, através da variação brusca de uma propriedade física ou química do titulado, que deve ser facilmente detetável.

Titulação ácido-base Bureta (titulante) Erlenmeyer (titulado) A titulação é uma operação analítica utilizada em análise volumétrica com o objetivo de determinar a concentração de soluções. Uma titulação consiste na adição de uma solução de concentração rigorosamente conhecida – titulante - a outra solução de concentração desconhecida – titulado - até que se atinja o ponto de equivalência. À medida que se adiciona o titulante ao titulado o pH desta solução vai variando. Bureta (titulante) Erlenmeyer (titulado)

Titulação ácido-base nácido = nbase Quando termina a reação? A reação processa-se até se atingir o ponto de equivalência, ou seja, quando todo o titulado reagiu completamente com o titulante . Numa reação ácido - base o ponto de equivalência atinge-se quando as quantidades de ácido e de base estão nas proporções estequiométricas da reação: nácido = nbase

Ponto de equivalência Como se deteca o ponto de equivalência? Na prática é difícil detetar o ponto de equivalência, devido à variação brusca de pH que se verifica; o que se consegue detetar é o ponto final ou ponto termo através de uma variação brusca de uma propriedade física ou química do titulado (ex. mudança de cor do indicador) Como se deteca o ponto de equivalência? existem 2 métodos: medidor de pH - método potenciométrico indicador colorimétrico de ácido-base

Ponto de equivalência O ponto final de uma volumetria pode ser identificado: Pelo aparecimento ou desaparecimento de uma turvação Pela mudança de coloração na solução Pela mudança de cor de um indicador Com um pH-metro e traçado da curva de titulação

Curva de titulação pH inicial Ponto de equivalência Representação gráfica da variação do pH do titulado à medida que se adiciona o titulante. pH inicial zona de variação brusca de pH Ponto de equivalência Volume de titulante gasto até ao ponto de equivalência

Indicador ácido-base Um indicador ácido-base é uma substância (ácido ou base fraco) que têm a particularidade de apresentar cores diferentes na forma ácida (HInd) e na forma básica (Ind-): HInd (aq) + H2O (l)  Ind – (aq) + H3O+ (aq)

Indicador ácido-base Num meio ácido... Num meio básico... ... o equilíbrio desloca-se para a esquerda e a solução apresenta a cor 1 (da espécie HInd). HInd + H2O  Ind – + H3O+ Cor 1 Cor 2 ... o equilíbrio desloca-se para a direita e a solução apresenta a cor 2 (espécie Ind - ). HInd + H2O  Ind – + H3O+ Cor 1 Cor 2

Escolha do indicador Para se saber qual o indicador mais adequado a uma dada titulação ácido-base tem de se conhecer o ponto de equivalência, o que é feito através da curva de titulação. A zona de viragem do indicador deve estar contida na zona de variação brusca do pH pois é neste intervalo que se encontra o ponto de equivalência. Chama-se zona de viragem de um indicador ao intervalo de pH em que coexistem as cores da forma ácida e da forma básica.

Escolha do indicador Quanto mais estreita for a zona de viragem de um indicador, mais adequada é a sua utilização. Quanto mais abrupta a zona de salto de pH na curva de titulação, mais fácil se torna a escolha do indicador.

Tabela de indicadores e respectivas zonas de viragem

Titulações ácido-base As titulações ácido-base podem ser de três tipos: Ácido forte – base forte Ácido fraco – base forte Ácido forte – base fraca pH = 7 pH > 7 pH < 7 e distinguem -se pelo pH no ponto de equivalência.

Ácido forte com base forte O ponto de equivalência ocorre quando o pH = 7 Curva de titulação de uma base forte por um ácido forte Variação do volume de titulante nas proximidades do ponto de equivalência

Ácido forte com base forte À medida que se adiciona a solução de NaOH à solução de HCl, o pH vai aumentando, lentamente, no início, até que próximo do ponto de equivalência há um salto muito brusco do pH (de 3 para 10). Nesta parte abrupta da curva, a zona de inflexão corresponde ao ponto de equivalência: 7 (25ºC) Normalmente, o indicador adequado é aquele cuja zona de viragem contém o ponto de equivalência. Neste caso pode escolher-se qualquer indicador cuja zona de viragem esteja contida no salto do pH. Como a zona de viragem é entre 3 e 10: Fenolftaleína - zona de viragem: 8,3 - 10,0 Azul de bromotimol - zona de viragem: 6,0 - 7,6 Alaranjado de metilo - zona de viragem: 3,1 - 4,5

Ácido fraco com base forte O ponto de equivalência ocorre quando o pH > 7 pH > 7 CH3COO- tem caráter básico e Na+ é praticamente neutro O indicador poderá ser a fenolftaleína - zona de viragem: 8,3 - 10,0

Base fraca com ácido forte O ponto de equivalência ocorre quando o pH < 7 pH < 7 NH4+ tem caráter ácido e Cl- é praticamente neutro O indicador poderá ser o vermelho de metilo - zona de viragem: 4,2 - 6,3

Identificação do titulado/titulante

Cálculo da concentração No início da titulação: Concentração: conhecida, CA Titulante (A) Volume: desconhecido Concentração: desconhecida Titulado (B) Volume: conhecido, VB

Cálculo da concentração No fim da titulação: Concentração: conhecida, CA Titulante(A) Volume: conhecido, VA Concentração: desconhecida Titulado(B) Volume: conhecido, VB

Cálculo da concentração Como: C= n/V  n = C x V Temos no fim da titulação (ponto de equivalência): nA = nB ou CA x VA= CB x VB

Resolução da APSA 6 (livro de texto)