Qual é o ponto de equivalência e para que serve?

O ponto de equivalência é aquele em que duas substâncias químicas reagiram completamente. Nas reações ácido-base, este ponto indica quando um ácido ou base inteiro foi neutralizado. Esse conceito é o pão diário de graus ou avaliações volumétricas e é determinado por cálculos matemáticos simples.

Mas qual é o grau? É um processo no qual um volume de uma solução de concentração conhecida, denominada titulante, é adicionado cuidadosamente a uma solução de concentração desconhecida, a fim de obter sua concentração.

Qual é o ponto de equivalência e para que serve? 1

Fonte: Pixabay

O uso de um indicador de pH permite conhecer o momento em que a titulação termina. O indicador é adicionado à solução que está sendo intitulada para fazer a quantificação da concentração que você deseja saber. Um indicador de base ácida é um composto químico cuja cor depende da concentração de hidrogênio ou pH do meio.

No entanto, a mudança de cor do indicador indica o ponto final do grau, mas não o ponto de equivalência. Idealmente, ambos os pontos devem corresponder; mas, na realidade, a mudança de cor pode ocorrer algumas gotas após a neutralização do ácido ou da base.

Qual é o ponto de equivalência?

Uma solução de um ácido de concentração desconhecida colocada em um balão pode ser titulada, adicionando lentamente uma solução de hidróxido de sódio de concentração conhecida usando uma bureta.

A seleção de um indicador deve ser feita de forma que mude de cor no ponto em que a mesma quantidade de equivalentes químicos da solução titulante e a solução de concentração desconhecida tenham reagido.

Esse é o ponto de equivalência, enquanto o ponto em que um indicador muda de cor é chamado de ponto final, onde a titulação termina.

Ponto final

A ionização ou dissociação do indicador é representada da seguinte forma:

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HIn + H 2 O <=> In + H 3 O +

E, portanto, tem uma constante Ka

Ka = [H 3 O + ] [In ] / [HIn]

A relação entre o indicador não dissociado (HIn) e o indicador dissociado (In ) determina a cor do indicador.

A adição de um ácido aumenta a concentração de HIn e produz a cor 1 do indicador. Enquanto isso, a adição de uma base favorece um aumento na concentração do indicador dissociado (In ) (cor 2).

É desejável que o ponto de equivalência coincida com o ponto final. Para fazer isso, um indicador com um intervalo de mudança de cor que inclui o ponto de equivalência é selecionado. Além disso, trata-se de reduzir qualquer erro que produza uma diferença entre o ponto de equivalência e o ponto final.

A padronização ou avaliação de uma solução é um processo em que a concentração exata de uma solução é determinada. É metodologicamente um grau, mas a estratégia seguida é diferente.

Uma solução do padrão primário é colocada no balão e a solução titulante sendo padronizada é adicionada com uma bureta.

Ponto de equivalência da titulação de um ácido forte com uma base forte

100 mL de HCl 0,1 M são colocados no balão e uma solução de NaOH 0,1 M é gradualmente adicionada por meio de uma bureta, determinando as alterações de pH da solução que origina o ácido clorídrico

Antes de adicionar NaOH, o pH da solução de HCl é 1.

A base forte (NaOH) é adicionada e o pH é aumentado gradualmente, mas ainda é um pH ácido, uma vez que o excesso de ácido determina esse pH.

Se o NaOH continuar a ser adicionado, chega um momento em que o ponto de equivalência é atingido, em que o pH é neutro (pH = 7). O ácido reagiu com a base sendo consumida, mas ainda não há excesso de base.

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A concentração de cloreto de sódio, que é um sal neutro, predomina (nem Na + nem Cl hidrólise).

Se o NaOH continuar a ser adicionado, o pH continuará aumentando, tornando-se mais básico que o ponto de equivalência, porque predomina a concentração de NaOH.

Idealmente, a mudança de cor do indicador deve ocorrer a um pH = 7; mas devido à forma abrupta da curva de titulação, a fenolftaleína que muda para uma cor rosa pálido a um pH em torno de 8 pode ser usada.

Curva de titulação ácido fraco – base forte

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Fonte: Quantumkinetics [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], do Wikimedia Commons
A curva de titulação de um ácido forte com uma base forte é semelhante à da imagem acima. A única diferença entre as duas curvas é que a primeira apresenta uma mudança de pH muito mais nítida; enquanto na curva de titulação de um ácido fraco com uma base forte, pode-se ver que a mudança é mais gradual.

Neste caso chama-se um ácido fraco, tal como ácido acético (CH 3 COOH) com uma base forte, de hidróxido de sódio (NaOH). A reação que ocorre na titulação pode ser esquematizada da seguinte maneira:

NaOH + CH 3 COOH => CH 3 COO Na + + H 2 O

Neste caso, a solução tampão de acetato é formada com um pKa = 4,74. A região tamponada pode ser vista na mudança leve e quase imperceptível antes do pH 6.

O ponto de equivalência, como a imagem indica, é de 8,72 e não de 7. Por que? Porque CH 3 COO é um ânion que após a hidrólise gera OH , que baseia o pH:

CH 3 COO + H 2 O <=> CH 3 COOH + OH

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Etapas

A titulação do ácido acético pelo hidróxido de sódio pode ser dividida em quatro etapas para análise.

-Antes de começar a adicionar a base (NaOH), o pH da solução é ácido e depende da dissociação do ácido acético.

-Como o hidróxido de sódio é adicionado, a solução tampão de acetato é formada, mas da mesma maneira a formação da base conjugada de acetato é aumentada, o que leva a um aumento no pH da solução.

-O pH do ponto de equivalência ocorre a um pH de 8,72, que é francamente alcalino.

O ponto de equivalência não tem um valor constante e varia dependendo dos compostos envolvidos na titulação.

-Ao continuar a adicionar NaOH, após atingir o ponto de equivalência, o pH aumenta devido a um excesso de hidróxido de sódio.

Seleção do indicador de acordo com o ponto de equivalência

A fenolftaleína é útil na determinação do ponto de equivalência nessa titulação, porque tem seu ponto de viragem de cor em um pH em torno de 8, que cai na zona de pH da titulação de ácido acético que inclui o ponto de equivalência (pH = 8,72).

Por outro lado, o vermelho de metila não é útil para determinar o ponto de equivalência, pois muda de cor na faixa de pH de 4,5 a 6,4.

Referências

  1. Wikipedia (2018). Ponto de equivalência. Recuperado de: en.wikipedia.org
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de junho de 2018). Definição de ponto de equivalência. Recuperado de: thoughtco.com
  3. Lusi Madisha (16 de abril de 2018). Diferença entre ponto final e ponto de equivalência. »DifferenceBetween.net. Recuperado de: differencebetween.net
  4. Veja J. (2018). Ponto de Equivalência: Definição e Cálculo. Recuperado de: study.com
  5. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP e Stanley, GG Chemistry. (2008) Oitava Edição. Cengage Learning Publishers.

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