Exp. 6: Ácidos e Bases em Solução Aquosa

4

EFB501 – Química

Exp. 6: Ácidos e Bases em Solução Aquosa.


Lab.: 09
Professor: Lincoln Goncalves Couto
Data: 23/05/2013
Nome:
Fernando Longuini da Silva
R.A.: 10.00632-0
Nome:
Gabriela Tollotti
R.A.: 12.01291-2
Nome:
Kaue Chohfi
R.A.: 12.02832-0

Ensaio A
Substâncias
Nomenclatura
PTA
PTV
PIU
FF
ABT
ALM
H2O
Água
Azul
Vermelho
06
Incolor
Amarelo
Laranja
HCl
Ácido Clorídrico
Vermelho
Vermelho
02
Incolor
Amarelo
Vermelho
NaOH
Hidróxido de sódio
Azul
Azul
13
Rosa
Azul
Laranja
Ca(OH)2
Hidróxido de cálcio
Azul
Azul
12
Rosa
Azul
Amarelo
H3CCOOH
Ácido Acético
Vermelho
Vermelho
03
Incolor
Amarelo
Laranja
NaCl
Cloreto de sódio
Azul
Vermelho
07
Incolor
Verde
Laranja
Na2CO3
Carbonato de sódio
Azul
Azul
11
Rosa
Azul
Laranja
H2SO4
Ácido Sulfúrico
Vermelho
Vermelho
01
Incolor
Vermelho
Amarelo
Na2SO4
Sulfato de Sódio
Azul
Vermelho
06
Incolor
Amarelo
Laranja
NH4Cl
Cloreto de Amônio
Vermelho
Azul
06
Incolor
Amarelo
Laranja
HNO3
Ácido Nítrico
Vermelho
Vermelho
01
Incolor
Amarelo
Vermelho
FeCl3
Cloreto Férrico
Vermelho
Vermelho
02
Incolor
Vermelho
Amarelo
NH4OH
Hidróxido de amônio
Azul
Azul
09
Rosa
Azul
Laranja
Tabela 01- Resultado da cor para cada indicador de pH da solução.

Ensaio B
NaOH adicionado (mL)
Valor do pH
0,0
1,32
2,0
1,39
4,0
1,47
6,0
1,56
8,0
1,69
10,0
1,86
12,0
2,14
14,0
3,02
14,4
5,82
*14,8
10,55
15,2
11,05
15,6
11,30
16
11,47
18
11,80
20
11,97
22
12,05
24
12,15
26
12,20
Tabela 02 – Valor do pH para cada mL de NaOH
* Ponto de viragem.

Gráfico 01 – pH em função do volume de NaOH em mL

A reação entre um ácido com uma base é denominada reação de neutralização, porque se as duas substâncias reagirem em massas equivalentes à sua liberação ou produção de íons, desaparecerá o caráter ácido ou básico de cada uma, formando produtos neutros.
Equação da reação: HCl + NaOH NaCl + H2O
Questões.
1- Explique, com base no conceito de hidrólise salina, por que alguns compostos, mesmo não apresentando H+ ou OH-, apresentam pH de caráter ácido ou básico?
Uma reação de hidrólise é uma reação entre um íon e a água. A hidrólise deum ânion (A-) pode ser representada como:
A-(aq) + H2O HA(aq) + OH-(aq) Kh,
onde Kh é a constante de equilíbrio da reação.
Esta reação ocorre porque A- é um anion proveniente de um ácido fraco (HA), isso significa que a ligação na molécula é suficientemente forte para impedir a ionização completa do HA.
HA H+(aq) + A-(aq)
Isto significa que quando A- está em solução, este tem uma forte afinidade por um próton, suficientemente forte para remove-lo de uma molécula de gua. Sendo assim, os íons OH- tornam a solução básica.
Portanto, quanto mais fraco for um ácido, mais fortemente seu próton estará ligado à molécula desse ácido e, portanto, maior será a tendência de seu ânion hidrolisar (reagir com a água) para formar o ácido.
A hidrólise de um cátion pode ser representada como
M+(aq) + H2O MOH(aq) + H+(aq)
Segundo a perspectiva de Arrhenius, esta reação ocorre porque MOH é uma base fraca. Em outras palavras, afirmar que MOH é uma base fraca equivale a dizer que a ligação na molécula é suficientemente forte para impedir a dissociação completa do MOH. Isto significa que quando M+ está em solução, este tem afinidade suficientemente forte por uma hidroxila para removê-la de uma molécula de água. Sendo, assim, os íons H+ restantes tornam a solução ácida. (Apostila de química 2013 – teoria Laboratório 06)
2- Considerando-se que todas as soluções testadas têm a mesma concentração de soluto, como você explica a diferença dos valores de pH entre os ácidos? E entre as bases?
Há ácidos fortes e ácidos fracos, conceitos esses que estão associados à sua tendência de produção de íons em solução. Ácidos fortes são aqueles que, quando dissolvidos em água, liberam íon H+ com facilidade, ou seja, um ácido como HCl, quando dissolvido, têm a molécula separada em íons, liberando H+ e íons cloretos (Cl-). Sobra muito pouco da espécie HCl em solução, porque a maior parte é utilizada na geração dos íons. A equação desta reação mencionada está representada abaixo.
HCl H+(aq) + Cl-(aq)
Já o ácido acético, de fórmula molecular CH3COOH, é um ácido de natureza orgânica, portanto, fraco. Dessa forma, quando dissolvido em água, a maior parte do ácido permanece em sua forma molecular, e só uma pequena parte se ioniza para gerar os íons H+ e acetatos (CH3COO-). A equação de ionização do ácido acético é mostrada abaixo.
CH3COOH H+(aq) + CH3COO-(aq)
Em relação às bases, o conceito empregado em relação à sua força é o de dissociação, uma vez que seus íons já existem em sua forma molecular. Uma base forte, portanto, se dissocia quase que completamente, liberando íons hidroxilas (OH-) em solução e não restando praticamente nada na espécie molecular. Por exemplo: o NaOH é uma base forte e em solução gera os íons sódio Na+ e OH-. A equação dessa dissociação é mostrada abaixo.
NaOH Na+(aq) + OH-(aq)
Uma base fraca, por sua vez, também libera íons OH- quando dissolvida em água, mas nesse caso ainda restam em solução muitas moléculas não dissociadas desta base. Por exemplo: o hidróxido de amônio (NH4OH), que é uma base fraca, se dissocia pouco, restando muito da espécie NH4OH em solução. Sua dissociação está equacionada abaixo
NH4OH NH4+(aq) + OH-(aq)
3- Escreva a reação de neutralização (reação estequiométrica) entre:
1 mol de HCl e 1 mol NaOH;
1 HCl + 1 NaOH 1 H2O + 1 NaCl

1 mol de H2SO4 e 2 mol de NaOH;
1 H2SO4 + 2 NaOH 2 H2O + 1 Na2SO4

1 mol de H2SO4 e 1 mol de NaOH;
1 H2SO4 + 1 NaOH 1 H2O + 1 NaHSO4

3 mol de Ba(OH)2 e 2 mol de H3PO4;
3 Ba(OH)2 + 2 H3PO4 6 H2O + 1 Ba3(PO4)2

2 mol de KOH e 1 mol de H3PO4.
2 KOH + 1 H3PO4 K3PO4+3H2O

4- Ao "misturarmos" uma solução ácida a uma solução alcalina sempre ocorrerá reação? A solução resultante sempre será neutra? Justifique as duas respostas com base em Curvas Titulométricas características de titulação "ácido forte - base fraca" e "ácido fraco - base forte".
Nem sempre ocorrerá reação. Podemos afirmar que uma solução de sal mais ácido irá reagir caso ocorra a liberação de um gás e/ou formação de um corpo de fundo (precipitado). Casa nenhuma dessas condições forem satisfeitas não haverá reação.
Se um sal AB reagem com um ácido HJ, então temos a seguinte reação
AB + HJ AJ + BH
Onde AJ é um outro sal e BH é um outro ácido. Pela teoria ácido-base de Bronsted-Lowry, HJ é um ácido mais forte que BH assim como AB é uma "base" mais forte que AJ. Para que AB reaja com HJ, então AB é necessariamente um sal básico, ou seja, possui o anion de um ácido fraco e o cátion de uma base forte. Sendo assim, teremos:
AB + H2O A+ + OH- + HB
Onde HB é um ácido fraco e AOH é uma base forte. Essa base irá reagir com o HJ
AOH + HJ AJ + H2O
Como AOH e HJ são fortes, a reação de neutralização é completa. Entretanto, o ácido HB ainda libera H+ e, como não existem mais íons para neutraliza-lo a solução torna-se um pouco ácida (pH < 7).
Na curva titulométrica de ácido forte - base fraca, você observa que o ponto de equilibrio do grafico (onde a inclinação do gráfico é de 90º) ocorre em um pH pouco abaixo de 7, justamente como previmos agora a pouco.

Gráfico 02 – curva titulométrica de ácido forte - base fraca

5- Antiácido é um produto farmacêutico utilizado para reduzir a acidez estomacal provocada pelo excesso de ácido clorídrico, HCl. Este produto farmacêutico pode ser preparado à base de bicarbonato de sódio, NaHCO3. Escreva a reação do bicarbonato de sódio com ácido clorídrico.

NaHCO3(S) + HCl(Aq) NaCl(S) + H2CO3(Aq) NaCl(S) + H2O(l) + CO2(g)




Curva titolométrica para NaOH
Volume de NaOH (mL)
pH