Química Geral ⇒ Titulação de ácido poliprótico Tópico resolvido

[Oldpinkpen]

Estime o pH das soluções resultantes quando as seguintes soluções forem são adicionadas a 50,00 mL de Na2HPO4(aq) 0,350 mol.L-1
(a) 50,00 mLde HCl(aq) 0,350 mol.L-1
(b) 75 mL de HCl(aq) 0,350 mol.L-1


a)

Resposta

---

4,66

b)

Resposta

---

2,20

[Ósmio]

Olá Oldpinkpen,

Dado os Ka's do ácido fosfórico:

[tex3]Ka_1=7,5*10^{-3}=>pKa_1=2,125\\Ka_2=6,2*10^{-8}=>pKa_2=7,208\\Ka_3=4,2*10^{-13}=>pKa_3=12,377[/tex3]

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[tex3]Ka_1=7,5*10^{-3}=>pKa_1=2,125\\Ka_2=6,2*10^{-8}=>pKa_2=7,208\\Ka_3=4,2*10^{-13}=>pKa_3=12,377[/tex3]

a) O sal hidrogenado reage com o HCl de acordo com a reação:

[tex3]Na_2HPO_4+HCl\rightarrow NaH_2PO_4+NaCl[/tex3]

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[tex3]Na_2HPO_4+HCl\rightarrow NaH_2PO_4+NaCl[/tex3]

Agora, calculemos o número de mols de cada composto:

[tex3]n_{ácido}=0,05L*0,350M=0,0175\ mol\\n_{sal}=0,05L*0,350M=0,0175\mol[/tex3]

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[tex3]n_{ácido}=0,05L*0,350M=0,0175\ mol\\n_{sal}=0,05L*0,350M=0,0175\mol[/tex3]

Como os números de mols são iguais, forma-se uma solução de [tex3]NaH_2PO_4[/tex3]

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[tex3]NaH_2PO_4[/tex3]

e esse é um sal anfiprótico que pode hidrolisar de duas formas:

[tex3]H_2PO_4^{-}+H_2O\rightarrow H_3PO_4+(OH)^{-}=>Kb_3=\frac{Kw}{Ka_1}[/tex3]

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[tex3]H_2PO_4^{-}+H_2O\rightarrow H_3PO_4+(OH)^{-}=>Kb_3=\frac{Kw}{Ka_1}[/tex3]

[tex3]H_2PO_4^{-}+H_2O\rightarrow HPO_4^{2-}+H_3O^{+}=>Ka_2[/tex3]

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[tex3]H_2PO_4^{-}+H_2O\rightarrow HPO_4^{2-}+H_3O^{+}=>Ka_2[/tex3]

Assim, o pH desse sal será dado por:

[tex3]pH=\frac{pKa_1+pKa_2}{2}=\frac{2,125+7,208}{2}=4,66[/tex3]

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[tex3]pH=\frac{pKa_1+pKa_2}{2}=\frac{2,125+7,208}{2}=4,66[/tex3]

b) Além da neutralização de parte do HCl, por conta do excesso, parte do sal hidrogenado irá reagir, neutralizando o restante do HCl, gerando ácido fosfórico e formando um tampão:

[tex3]NaH_2PO_4+HCl\rightarrow H_3PO_4+NaCl[/tex3]

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[tex3]NaH_2PO_4+HCl\rightarrow H_3PO_4+NaCl[/tex3]

[tex3]n_{ácido}=0,075L*0,350M=0,02625\mol\\n_{sal}=0,05L*0,350M=0,0175\mol[/tex3]

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[tex3]n_{ácido}=0,075L*0,350M=0,02625\mol\\n_{sal}=0,05L*0,350M=0,0175\mol[/tex3]

Após a primeira neutralização:

[tex3]n_{ácido(restante)}=0,02625mol -nsal=0,02625mol -0,0175mol=8,75*10^{-3}mol[/tex3]

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[tex3]n_{ácido(restante)}=0,02625mol -nsal=0,02625mol -0,0175mol=8,75*10^{-3}mol[/tex3]

Após a segunda neutralização:

[tex3]n_{sal(restante)}=0,0175mol-8,75*10^{-3}mol=8,75*10^{-3}\mol[/tex3]

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[tex3]n_{sal(restante)}=0,0175mol-8,75*10^{-3}mol=8,75*10^{-3}\mol[/tex3]

Assim, no equilíbrio, teremos:

[tex3]n_{sal(restante)}=8,75*10^{-3}mol\\n_{ácido(formado)}=8,75*10^{-3}mol[/tex3]

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[tex3]n_{sal(restante)}=8,75*10^{-3}mol\\n_{ácido(formado)}=8,75*10^{-3}mol[/tex3]

Pela equação do tampâo:

[tex3]pH=pKa+log(\frac{[Bconj.]}{[Ácido(restante)]})[/tex3]

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[tex3]pH=pKa+log(\frac{[Bconj.]}{[Ácido(restante)]})[/tex3]

Como ambas as espécies estão submetidas a um mesmo volume e o equilíbrio entre elas se refere ao Ka1, temos:

[tex3]pH=pKa_1+log(\frac{nb}{na})[/tex3]

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[tex3]pH=pKa_1+log(\frac{nb}{na})[/tex3]

Substituindo os valores, temos:

[tex3]pH=2,125+log(\frac{8,75*10^{-3}}{8,75*10^{-3}})=2,125[/tex3]

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[tex3]pH=2,125+log(\frac{8,75*10^{-3}}{8,75*10^{-3}})=2,125[/tex3]

A diferença deve estar no valor de pKa1 adotado.

Espero ter ajudado