M i s t u r a s al al c a l i n a s Baseado na aula da professora Saraí de Alcantara
Por :Caroline Marques 1.Introdução: Podemos definir um ácido como qualquer substância que ,em meio aquoso, se ioniza formando H3O+ segundo a teoria de Arrhenius.Podemos definir uma base como uma substância que, em meio aquoso, aquoso, é capaz de se dissociar dissociar e liberar OH-.No entanto , há espécies que não apresentam apresentam tais características características mas é possível titula-las devido ao seu comportamento ácido ou básico.O CO 32- é um exemplo de espécie que não apresenta hidroxila na sua estrutura e apresenta comportamento básico em solução e é o objetivo do nosso estudo. 2.Hidrólise: “O sal reage com a água.Parte da água ele absorve e a outra é liberada.Tal característica me possibilita titula-lo titula-lo como um ácido ou uma base.”Prof Saraí
O CO32- é um sal derivado de um ácido fraco (H2CO3).Portanto, (H2CO3).Portanto, tal fato o caracteriza como uma base conjugada forte que é capaz de reagir com a água em uma reação de hidrólise: CO32- + H2O = OH- + HCO3- (1) Essa reação comprova o caráter básico do anion carbonato devido sua capacidade de reagir com água fazendo com que a mesma libere OH- .Essa reação é classificada como hidrólise alcalina.Portanto, sais derivados de ácidos fra cos são capazes de reagir com a água tornando o pH alcalino e sua concentração recebe influencia do pH.Basta olhar para reação acima e perceber que podemos deslocar o equilíbrio se provocarmos alterações no pH do meio.Por exemplo, se adicionamos mais hidroxila no meio a reação desloca para formação de mais carbonato.Se adicionamos H+ a reação desloca no sentido de formação do bicarbonato.Essas modificações no pH alteram a concentração das espécies no meio.É nesse principio que se baseia a analise volumétrica de mistura alcalinas:Na reação de hidrólise hidrólise e suas consequencias. 3.Misturas Alcalinas: Atente a seguinte frase: “ Pela Pela relação entre os volumes obtidos utilizando a fenolftaleína e o alaranjado de metila , vocês conseguem perceber o que tem na amostra”Prof amostra”Prof Saraí
Podemos ter 4 casos de misturas alcalinas: (a)CO32(b)CO32- E HCO3(c)HCO3(d)CO32- e NaOH (Analise da Soda caustica)
Vamos analisar caso por caso: (a)Titulação só do CO 32Há no erlenmeyer o carbonato e na bureta o HCl.Olhemos para o seguinte reação: CO32- + H2O = HCO3- + OH- (1) A hidroxila formada é titulada pelo HCl , mas podemos simplificar olhando para a seguinte reação: CO32- + H+ HCO3- (2) Podemos pensar ,para simplificar o raciocionio ,que o carbonato reage com H+ na proporção de 1 para 1 , formando HCO3- também na proporção de 1 para 1.
----------CO32- ( n mmoles) pH ~ 10 Vf
------------HCO3-(n mmoles) pH ~ 8,3 Vf --------------H2O + CO2 pH ~ 3,9
Vamos realizar a titulação representada no esquema acima, contendo no erlenmeyer o carbonato e fenolftaleína(indicador 8-10).Como já discutido o carbonato dá à solução um pH alcalino, acima de 10, o que faz com que a solução fique rosa na presença do indicador fenolftaleína.O volume gasto de HCl para titular n mmoles de carbonato corresponde a Vf.Agora olhemos para a reação (2) percebemos que 1 mol de carbonato forma 1 mol de bicarbonato logo n mmoles de carbonato formam n mmoles de bicarbonato.Ao chegar em Vf , a cor da solução vira para incolor devido ao pH estar próximo de 8 e nesse pH a espécie predominante é o HCO3-.Agora vamos , realizar a titulação com outro indicador alaranjado de metila ( 3,1 --- 4,4).Em pH acima de 4,4 a solução é amarela e abaixo de 3,1 a solução é vermelha , na região de transição é laranja .Quando começamos a titulação, a solução é amarela e quando atingir a coloração casca de cebola chegamos ao pH =3,9 , logo titulamos todo bicarbonato.A discussão que fica é:Para titular o carbonato com a fenolftaleína , transformamos todo
carbonato em bicarbonato gastando Vf .Qual volume que gastamos para titular HCO3formado?A resposta é Vf , pois, como dito acima, a relação estequiométrica é 1 para 1 , logo a quantidade de HCl para transformar carbonato em bicarbonato é a mesma para levar bicarbonato a H2O E CO2, pois todo bicarbonato foi originado do carbonato inicial.Isso significa dizer que o volume de alaranjado de metila é igual a 2 Vf. (b)Titulação de uma mistura de HCO 3- e CO32 Nesse caso temos uma mistura de carbonato e bicarbonato.O pH no qual as espécies predominam continua sendo o mesmo do exemplo anterior.Vamos realizar o mesmo procedimento.Primeiro titulamos com fenolftaleína até a viragem de rosa para incolor. O CO32- é uma base mais forte que o HCO 3- ,logo é titulada primeiro.Portanto , quando chegamos no ponto final da titulação com fenolftaleína gastamos Vf para titular APENAS o carbonato.Continuamos pensando da mesma forma que anterior:TODO CARBONATO É CONVERTIDO EM BICARBONATO , logo ao final teremos bicarbonato proveniente do carbonato inicial mais bicarbonato já contidos no inicio que não foram titulados.Ao começar a titulação com alaranjado de metila , temos que titular “os dois” bicarbonatos.
Iremos gastar Vf para titula o HCO3- que foi gerado pelo CO 32- inicial e mais uma volume x para titular o HCO 3- que já estavam presente na amostra. Val = Vf + Vf + x
-------- CO32-
E
HCO3 -
Vf ------- HCO3-
E
Vf ---------
CO32- E HCO3-
H2O e CO2
HCO3x
Comece atentar a relação de volumes em cada caso , pois é ela que nos ajudar a definir quais espécies estão presentes.
(c) Titular somente bicarbonato: Esse é mole!!Se só temos bicarbonato no erlenmeyer , significa que a solução é incolor!!Isso nos diz que o volume gastos para titular essa solução utilizando fenolftaleína é 0,pois não há viragem.Utilizamos apenas o indicador alaranjado de
metila para quantificar o HCO3- presente na amostra.
(d)Analise da Soda Caustica (prática em l aboratório)
A soda caustica comercial é basicamente NaOH , porém o NaOH não é inerte ao ar , pois reage com o CO2 do ar formando um sal de carbonato de acordo com a reação abaixo: 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H20 O NaOH é o composto principal e o Na2CO3 é a impureza , ou seja , esta presente em pequena quantidade. Temos agora no erlenmeyer uma mistura de CO 32- e OH- e continuamos com HCl na bureta. Nossa discussão agora é decidir quem será titulada primeiro com o HCl: o CO 32- ou a OH-?A resposta é : As duas são tituladas juntas! De acordo com a reação de hidrólise: CO32- + H2O = OH - + HCO3“A hidrólise é inibida pela hidroxila da base., mas a medida que adicionamos HCl no
erlenmeyer a hidroxila vai sendo consumida e a hidrólise passa a ocorrer .O ácido não distingue a hidroxila da base e a formada pela hidrólise do carbonato , por isso as duas espécies são tituladas juntas"Prof Saraí A reação de hidrólise é uma reação em equilíbrio , logo a alta concentração de hidroxila inibe a hidrólise do carbonato , porém a medida que ela é consumida a hidrólise vai ocorrendo , e as duas espécies começam a ser tituladas juntas. Vamos agora raciocinar em termos de volumes gastos na titulação com a fenolftaleína: O erlenmeyer esta com a coloração rosa e há HCl na bureta. Começamos a titular. Discutimos anteriormente que nesssa primeira etapa da titulação o CO 32- e a OH- do NaOH são titulados juntos.Portanto, todo CO 32- é convertido em HCO 3- e o NaOH é neutralizado.O ponto final é assinalado pela mudança de cor de rosa para incolor.O volume gasto para esse efeito é Vf.Esse volume foi o volume necessário para o HCl neutralizar o NaOH (V2) + o volume necessário para levar o carbonato a bicarbonato(V1).Portanto, Vf=V1 + V2.Ao final da titulação , haverá somente HCO3originado do CO 32-.
Pensando em termos de número de mmoles: n mmoles de CO 32- foram convertidos em n mmoles de HCO3-. Feito isso , vamos analisar o volume gasto com alaranjado de metila.A viragem desse indicador ocorre quando todo HCO 3- é neutralizado.Como esse HCO 3- é proveniente do CO32- o volume gasto de HCl para neutralizar somente o HCO 3- vai ser igual à :V = Val-Vf , logo podemos encontrar o volume gasto para levar o CO 32- a HCO3- (lembre-se o numero de mmoles de carbonato gera o mesmo numero de mmoles de bicarbonato),pela diferença entre os volumes obtidos com alaranjado de metila e fenolftaleína.Tal volume corresponde a V1 .Conhecendo V1 podemos determinar V2 , pois Vf=V1+V2
CO32- e OHV1
HCO3-
V2
Vf=V1 + V2
H2O
V1 Val=Vf +V1
V1= Val -Vf
H2O e CO2
NaOH e CO 32Conhecendo todos os volumes e reações podemos determinar a concentração das duas espécies. OBS:Não podem coexistir, em solução, NaOH e HCO 3-, pois o NaOH neutraliza o HCO3- , levando –o a CO32-.Logo, ao final temos NaOH e CO 32-.
