Chapter 16: Acid-base and Solubility Equilibria

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16.15:

Curvas de Titulação Ácido-Base

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Acid-Base Titration Curves

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16.14: Qualitative Analysis

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A titulação ácido-base pode ser realizada para determinar uma concentração desconhecida de um ácido utilizando uma concentração conhecida de uma base ou vice-versa. Ao titular um ácido com uma base, o titulante é gradualmente adicionado ao ácido, elevando o pH. A alteração do pH é traçada contra o volume da base para criar uma titulação ou curva de pH.As curvas de titulação são em forma de S, Embora existam diferenças dependendo se o ácido é forte ou fraco. O pH no início da titulação será ácido mas mais elevado para um ácido fraco, assumindo concentrações iniciais iguais à do ácido. O ponto de equivalência é o ponto na curva de titulação na qual os mols das base são iguais aos mols de ácido na solução.No caso de um ácido forte, o ponto de equivalência é alcançado quando uma base forte neutraliza todos os íons de hidrónio produzidos pelo ácido forte;portanto, ocorre sempre a um pH de 7. Em contraste, um ponto de equivalência de um ácido fraco ocorre a um pH superior a 7 e é alcançado quando todo o ácido fraco é convertido na sua base conjugada. Próximo do ponto de equivalência, existe um salto súbito no pH da solução.No entanto, numa titulação ácida fraca, esta rápida alteração de pH não é tão íngreme como numa titulação ácida forte. O pH após o ponto de equivalência numa curva de titulação para ambos os ácidos fracos e fortes aumenta gradualmente devido a um excesso de base forte. Outras características de uma curva de titulação ácida fraca mas não uma forte, são a região amortecedora e o ponto de semi-equivalência.Quando uma base forte é adicionada, o ácido fraco produz a sua base conjugada criando um amortecedor. O ponto de semi-equivalência encontra-se dentro desta região amortecedora. Este ponto é quando metade do volume de base necessário para alcançar o ponto de equivalência for acrescentado.Aqui, a concentração de um ácido fraco iguala a sua base conjugada, e o pH da solução é igual a pKa. As curvas de titulação de uma base forte ou uma base fraca com um ácido forte como titulante tem a forma de S invertido, onde o pH começa alto e diminui com a adição do ácido forte.

16.15:

Curvas de Titulação Ácido-Base

Uma curva de titulação é um gráfico de alguma propriedade da solução em comparação com a quantidade de titulante adicionado. Para titulações ácido-base, o pH da solução é uma propriedade útil para monitorizar, uma vez que varia de forma previsível com a composição da solução e, por conseguinte, pode ser utilizado para monitorizar o progresso da titulação e detectar o seu ponto final. A titulação ácido-base pode ser realizada com um ácido forte e uma base forte, um ácido forte e uma base fraca, ou uma base forte e um ácido fraco.

Para uma titulação efetuada para 25,00 mL de HCl a 0,100 M (ácido forte) com 0,100 M de uma base forte NaOH, a sua curva de titulação pode ser observada a vermelho na Figura 1a. Para uma titulação efetuada para 25,00 mL de CH₃COOH a 0,100 M (ácido fraco) com NaOH a 0,100 M, a sua curva de titulação pode ser observada a amarelo na Figura 1b.

Figura 1 (a) A curva de titulação para a titulação de 25,00 mL de HCl a 0,100 M (ácido forte) com NaOH a 0,100 M (base forte) tem um ponto de equivalência de pH 7,00. (b) A curva de titulação para a titulação de 25,00 mL de ácido acético a 0,100 M (ácido fraco) com NaOH a 0,100 M (base forte) tem um ponto de equivalência de pH 8,72.

A titulação de uma base forte ou fraca com um ácido forte tem uma curva em forma de S semelhante; no entanto, a curva é invertida, uma vez que o pH irá começar na região básica e irá diminuir com a adição do ácido forte. A titulação de um ácido ou base fracos pode também ser utilizada para determinar K_a ou K_b, respectivamente.

As quatro fases de uma titulação:

Estado inicial (volume de titulante adicionado = 0 mL): o pH é determinado pelo ácido titulado; uma vez que as duas amostras de ácido estão igualmente concentradas, o ácido fraco apresenta um pH inicial superior
Ponto de pré-equivalência (0 mL < V < 25 mL): o pH da solução aumenta gradualmente e o ácido é consumido por reação com o titulante adicionado; a composição inclui ácido que não reagiu e o produto da reação, a sua base conjugada
Ponto de equivalência (V = 25 mL): observa-se um aumento drástico do pH, à medida que a composição da solução passa de ácida para neutra (para a amostra de ácido forte) ou básica (para a amostra de ácido fraco), com o pH determinado por ionização da base conjugada do ácido
Ponto de pós-equivalência (V > 25 mL): o pH é determinado pela quantidade de excesso de base forte titulante adicionada; uma vez que ambas as amostras são tituladas com o mesmo titulante, ambas as curvas de titulação parecem semelhantes nesta fase.

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

Suggested Reading

Ramette, Richard W. "TITRATE: A Learning Tool for Acid-Base Titrations." (1994): 238. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed071p238.2