Misturas alcalinas

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, é capaz de se dissociar e liberar OH-.No entanto ,

há espécies que não apresentam tais características mas é possível titula-las devido

ao seu comportamento ácido ou básico.O CO32- 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 como um ácido ou uma base.”Prof Saraí

O CO32- é um sal derivado de um ácido fraco (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 fracos 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 e suas consequencias.

3.Misturas Alcalinas:

Atente a seguinte frase:

“Pela relação entre os volumes obtidos utilizando a fenolftaleína e o alaranjado de

metila , vocês conseguem perceber o que tem na 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 CO32-

Há 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 HCO3-

formado?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 HCO3- e CO3

2

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 HCO3

- ,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 CO32- inicial e mais uma

volume x para titular o HCO3- que já estavam presente na amostra.

Val = Vf + Vf + x

-------- CO32- E HCO3

-

Vf

------- HCO3- E HCO3

-

Vf x

--------- H2O e CO2

CO32- E HCO3-

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 laboratório)

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 CO32- e OH- e continuamos com HCl na

bureta.

Nossa discussão agora é decidir quem será titulada primeiro com o HCl: o CO32- 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 CO32- e a OH- do

NaOH são titulados juntos.Portanto, todo CO32- é convertido em HCO3

- 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 HCO3-

originado do CO32-.

Pensando em termos de número de mmoles: n mmoles de CO32- 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 HCO3- é neutralizado.Como esse HCO3

- é proveniente

do CO32- o volume gasto de HCl para neutralizar somente o HCO3

- vai ser igual à :V =

Val-Vf , logo podemos encontrar o volume gasto para levar o CO32- 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 OH-

V1 V2 Vf=V1 + V2

HCO3- H2O

V1

Val=Vf +V1 V1= Val -Vf

H2O e CO2

NaOH e CO32-

Conhecendo todos os volumes e reações podemos determinar a concentração

das duas espécies.

OBS:Não podem coexistir, em solução, NaOH e HCO3-, pois o NaOH neutraliza o

HCO3- , levando –o a CO3

2-.Logo, ao final temos NaOH e CO32-.