16.6: Cálculos de Titulação: Ácido Forte - Base Forte

Cálculo do pH para Soluções de Titulação: Ácido Forte/Base Forte

É feita uma titulação para 25,00 mL de HCl a 0,100 M (ácido forte) com 0,100 M da base forte NaOH. O pH a diferentes volumes de solução de base adicionada pode ser calculado da seguinte forma:

(a) Volume de titulante = 0 mL. O pH da solução deve-se à ionização ácida do HCl. Como este é um ácido forte, a ionização é completa e a molaridade do ião hidrónio é 0,100 M. O pH da solução é então:

(b) Volume de titulante = 12,50 mL. Uma vez que a amostra de ácido e o titulante básico são ambos monopróticos e igualmente concentrados, esta adição de titulante envolve uma quantidade de base inferior à estequiométrica, sendo assim completamente consumida por reação com o excesso de ácido na amostra. A concentração de ácido restante é calculada subtraindo a quantidade consumida da quantidade inicial e dividindo em seguida pelo volume da solução:

(c) Volume de titulante = 25,00 mL. Esta adição de titulante envolve uma quantidade estequiométrica de base (o ponto de equivalência), pelo que apenas os produtos da reação de neutralização estão em solução (água e NaCl). Nem o catião nem o anião deste sal são submetidos à ionização ácido-base; o único processo que gera iões hidrónio é a autoprotólise da água. A solução é neutra, tendo um pH de 7,00.

(d) Volume de titulante = 37,50 mL. Isto envolve a adição de titulante em excesso relativo ao ponto de equivalência. O pH da solução é então calculado utilizando a concentração de iões hidróxido:

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 14.7: Acid-base Titrations.

Quando um ácido forte é titulado com uma base forte ou vice versa, o pH durante toda a titulação pode ser calculado determinando a concentração hidrônica restante ou íons hidróxidos. Por exemplo, 50 mililitros de 0, 10 molar de ácido clorídrico dissocia-se em 0, 10 molar de íons hidrônicos e de cloreto com um pH inicial de um. Se 25 mililitros de 0, 10 molar é adicionado ao hidróxido de sódio, a nova concentração de íons hidrônicos podem ser calculada pela subtração do total de mols dos íons hidróxidos do total de mols dos íons hidrônicos e da sua divisão pelo volume total 75 mililitros ou 0, 075 litros.

50 mililitros de 0, 10 molar de ácido clorídrico contém 0, 0050 mols de hidrónio, enquanto 25 mililitros de 0, 10 molar de hidróxido de sódio tem 0, 0025 mols de íons hidróxidos. Substituindo os valores na equação, a concentração de íons hidrônicos é igual a 0, 033 molar. Portanto, o pH da solução subiu para 1, 48.

Se a adição de hidróxido de sódio é continuado a 50 mililitros, todos os íons hidrônicos de ácido clorídrico são neutralizados, e o ponto de equivalência é alcançado quando o pH sobe para sete. Acima do ponto de equivalência, o pH da solução é determinado pelos íons hidróxidos, pois o ácido clorídrico foi completamente neutralizado. Se 70 mililitros da solução de sódio de hidróxido que contêm 0, 0070 mols de íons hidróxidos for adicionado à solução, a concentração final de íons hidróxidos pode ser determinada pela subtração dos sinais iniciais de íons hidrônicos do total de mols de íons hidróxidos e a sua divisão pelo volume total da solução.

Como a concentração final de íons hidróxidos é de 0, 017 molar, a pOH e o pH da solução é igual a 1, 78 e 12, 22, respectivamente.