Volumetria de Neutralização

H3O+ + OH- 2H2O

ou

H+ +OH- H2O

Profa. Lilian Lúcia Rocha e Silva

)1(][

]][[ 3

HIn

InOHKa

+ H2O In-

Cor ácida Cor básica

+ H3O+HIn

INDICADOR ÁCIDO-BASE

São ácidos ou bases orgânicas fracas que sofrem dissociação ou associaçãodependendo do pH. O deslocamento do equilíbrio provoca a mudança decoloração.

2][

][][ 3

In

HInKOH aReorganizando a equação (1) temos:

Para que a mudança de cor seja visualmente perceptível, a razão [HIn]/[In-] deve ser maior que 10 ou menor que 0,1.

Portanto, o indicador exibe sua cor ácida quando: 10][

][

In

HIn

1,0][

][

In

HInE sua cor básica quando:

Substituindo as razões das concentrações na equação (2) :

Para obter a faixa de pH do indicador basta aplicarmos o negativo dologaritmo nas expressões anteriores:

ácidacorKOH a 10][ 3

básicacorKOH a 1,0][ 3

1pK10)(KlogpH aaácida)(cor

1pK0,1)(KlogpH aabásica)(cor

e

Portanto, a faixa de pH do indicador é igual ao pKa 1.

INDICADORES ÁCIDO-BASE

Tabela 1- Exemplos de alguns indicadores ácido-base com seus respectivosintervalos de viragem

IndicadorIntervalo de viragem em unidades de pH

Mudança de cor de ácido para base

Alaranjado de metila 3,1 a 4,4 Vermelho para alaranjado

Verde de bromocresol 3,8 a 5,4 Amarelo para azul

Vermelho de metila 4,2 a 6,3 Vermelho para amarelo

Azul de bromotimol 6,2 a 7,6 Amarelo para azul

Vermelho de fenol 6,8 a 8,4 Amarelo para vermelho

Fenolftaleína 8,3 a 10,0 Incolor para vermelho

Timolftaleína 9,3 a 10,5 Incolor para azul

INDICADORES ÁCIDO-BASE

INDICADORES ÁCIDO-BASE

Exemplo: Suponha que observemos a cor do indicador vermelho declorofenol em soluções apresentando vários valores de pH.

HIn (aq) H2O In- (aq) + H3O+

(aq)+

(amarela) (vermelha)

In- H3O+

HIn= KIn

In-

HIn=

H3O+

KIn KIn para este indicador é 1 x10-6

In-

HIn=

H3O+

KIn =1 x 10-6

H3O+

In- HIne

A cor observada numa solução deste indicador depende

da relação entre .

INDICADORES ÁCIDO-BASE

Em uma solução de pH 4,0:

In-

HIn=

H3O+

KIn =1 x 10-6

1 x 10-4=

1 x 10-2ou 1

100

Numa solução de pH 4,0 a concentração de HIn é 100 vezes maior que a de In-.

Em uma solução de pH 5,0:

Se o pH for 5,0 a relação entre éIn- HIne

In-

HIn=

H3O+

KIn =1 x 10-6

1 x 10-5=

1 x 10-1ou 1

10

E a concentração da forma In- começa a aumentar.

A solução ainda parece amarela, mas talvez com uma tonalidade

alaranjada.

INDICADORES ÁCIDO-BASE

Em uma solução de pH 6,0:

In-

HIn=

H3O+

KIn =1 x 10-6

1 x 10-6= 1

Concentrações iguais de HIn e In- darão à solução uma coloração alaranjada.

Como diferentes indicadores têm diferentes valores de KIn, o intervalo de pH,

no qual há variação da coloração, muda de um indicador para outro.

INDICADORES ÁCIDO-BASE

A ESCOLHA DO INDICADOR●Uma das causas de erro no uso dos indicadores é o fato de a viragem dosmesmos ser gradual e se dar em um certo intervalo de pH.

●Quanto mais a curva de titulação se afastar da perpendicularidade aoredor do ponto de equivalência, mais gradual será a mudança de cor doindicador.

Nestes casos, mesmo que se use o indicador adequado, aparece um erro indeterminado devido à dificuldade em se decidir quando exatamente a

viragem ocorre.

● Outra causa de erro é devido ao fato de a mudança de cor do indicador ocorrer em um pH diferente do pH do ponto de equivalência.

Fazendo com que o volume do titulante no ponto final seja diferente do volume do titulante no ponto de equivalência da titulação.

Erro da titulação = VPF – VPE/VPE

VPF = volume do titulante no ponto final e VPE = volume do titulante no ponto de equivalência

A ESCOLHA DO INDICADORQuando se observa num mesmo gráfico a curva de titulação e o intervalo de viragem deum dado indicador, é possível decidir se o mesmo é ou não adequado para essa titulação.

●Alaranjado de Metila: 45 a49/49,5mL – viragem muito gradual;●No limite superior de pH de viragem(49 a 49,5mL): Erro de titulação de-2% a -1%.Vermelho de metila: viragem doindicador deve ser bem abrupta –grande declividade da curva detitulação no intervalo de pH deviragem do indicador.Viragem em pH 4,0 e vol. Titulante49,90mL: E. Tit. é -2 partes por mil.Viragem em pH 5,0 e vol. Titulante49,99mL: E. Titul. É 0,2 partes pormil.

A ESCOLHA DO INDICADOR

O pH do ponto final não precisa coincidir com o pH do ponto deequivalência quando se escolhe um indicador.

A escolha ou não de um determinado indicador, ou a necessidade de sefazer ou não correções para o uso deste indicador, depende obviamente daexatidão desejada.

A ESCOLHA DO INDICADOR

CÁLCULO DO ERRO DE TITULAÇÃO

Considere-se o seguinte problema:

Um volume de 50,00mL de HCl 0,100molL-1 é titulado com NaOH 0,100molL-1

e uma solução de vermelho de metila é usada como indicador. Calcular o errode titulação admitindo-se pH = 5,00 no ponto final. (Z. V.: 4,2 a 6,3)

Para resolver este problema é necessário calcular o volume de titulante noponto final da titulação.

Como neste caso o ponto final ocorre antes do ponto de equivalência:

Fazendo-se a aproximação: Va + VF 100,00mL VPF = 49,99mL

Erro da titulação = 49,99 – 50,00/50,00 x 100 = - 0,02%

CÁLCULO DO ERRO DE TITULAÇÃOConsidere-se o seguinte problema:

Um volume de 50,00mL de HCl 0,100molL-1 é titulado com NaOH 0,100molL-1 e umasolução de fenolftaleína é usada como indicador. Calcular o erro de titulaçãotomando-se o pH no ponto final da titulação como sendo igual a 9,00. (Z. V.: 8,0 a10,0)

Como no problema anterior, deve-se obter uma expressão para o cálculo do volumede titulante no ponto final da titulação.

Como neste caso o ponto final ocorre depois do ponto de equivalência:

Se pH = 9,00 [OH-]PF = 1,00 x 10-5

Fazendo-se a aproximação: Va + VF 100,00mL VPF = 50,01mL

Erro da titulação = 50,01 – 50,00/50,00 x 100 = + 0,02%

TITULAÇÃO DE ÁCIDOS FRACOS COM BASES FORTES

Embora não se tenha calculado oerro de titulação, é fácil perceberpor estes gráficos que indicadorescujos intervalos de viragem estão naregião ácida (alaranjado de metila evermelho de metila) não devem serutilizados na titulação de ácidosfracos com bases fortes, enquantoque a fenolftaleína mostra-seadequada para esta titulação.

TITULAÇÃO DE BASES FRACAS COM ÁCIDOS FORTES

●Indicadores com intervalo de pHde viragem na região alcalina, talcomo a fenolftaleína, sãoadequadas para a titulação deuma base forte, mas não o sãopara uma titulação de NH3 comsolução de HCl.

●Indicadores com intervalo deviragem na região ácida(vermelho de metila ou alaranjadode metila) seriam adequados paraesta titulação.