Cálculos de Titulação: Ácido Fraco - Base Forte

O pH em diferentes fases de titulação do ácido ou de base fraca é calculado utilizando diferentes métodos durante vários pontos da titulação. Se um ácido ou base fraca for o principal determinante do pH, o Ka ou Kb e uma tabela ICE, ou a equação Henderson-Hasselbalch é utilizada. Se o ácido ou base forte está presente depois da reação de neutralização, a concentração do hidrónio restante ou íons hidróxidos é utilizada para calcular o pH.

O pH inicial de 50 mililitros de 0, 10 molar de uma solução de ácido acético é de 2, 87 e é calculado utilizando o Ka e uma tabela ICE, sendo o ácido acético é o principal contribuinte. Se esta solução contiver 0, 0050 mols de acetato é titulado com 0, 10 molar de hidróxido de sódio, os íons hidróxidos reagem com o ácido acético para produzir acetato, resultando num amortecedor. Portanto, quando 10 mililitros do hidróxido de sódio contendo 0, 0010 mols de íons hidróxidos são adicionados formam-se 0, 0010 mols de acetatos, e 0, 0040 mols de ácido acético permanece.

O pH do amortecedor pode ser calculado substituindo estes valores na equação Henderson-Hasselbalch sendo igual a 4, 14. Quando são adicionados 25 mililitros de hidróxido de sódio, metade das mols iniciais do ácido acético são convertidos em acetato. Neste momento, o pH é igual ao pKa, como a quantidade de ácido acético e o íon de acetato são iguais.

A adição adicional de sódio hidróxido até 50 mililitros converte todo as moléculas acéticas ácidas em acetato, e o ponto de equilibrio é alcançado. Uma vez que os íons de acetato são básicos, o ponto de equilibrio situa-se na regíon da base. A concentração do íon acetato é calculado por divisão do número de mols pelo volume total da solução.

O pH é determinado utilizando o Kb para íons de acetato e uma tabela ICE, uma vez que o íon acetato é o principal contribuinte para o pH no ponto de equilibrio. O Kb para o acetato é calculado utilizando a fórmula Kw que é igual a Ka vezes Kb e igual a 5, 6 10-¹⁰. A substituição da expressão de equilíbrio na expressão para Kb dá a concentração de hidróxidos, 5, 3 10-⁶ molar.

O pOH e o pH da solução são 5, 28 e 8, 72, respectivamente. A adição adicional de hidróxido de sódio na solução resulta numa mistura de íons de acetato e hidróxido de sódio. No entanto, a concentração final de hidróxido de sódio determina o pH da solução, pois é uma base mais forte que o acetato.

Portanto, se for adicionado 70 mililitros de hidróxido de sódio na solução, a concentração final dos íons hidróxidos pode ser calculada subtraindo o total das mols de ácido acético, 0, 0050 mols, ao total de mols de íons de hidróxidos adicionado, 0, 0070 mols, e dividindo-o pelo volume total da solução, 120 mililitros ou 0, 12 litros. Como a concentração de íons hidróxidos é de 0, 017 molar, o pOH e pH de as soluções são calculados para ser 1, 78 e 12, 22, respectivamente.