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Um tipo comum de experimento químico chamado titulação determina a concentração de uma substância dissolvida em uma solução. Titulações ácido-base, nas quais um ácido e uma base se neutralizam, são o tipo mais comum. O ponto em que todo o ácido ou base no analito (a solução que está sendo analisada) foi neutralizado é chamado de ponto de equivalência; dependendo do ácido ou da base no analito, algumas titulações também terão um segundo ponto de equivalência. Você pode calcular facilmente o pH da solução no segundo ponto de equivalência.
Determine se o ácido ou a base estava presente no analito, que tipo de ácido ou base estava presente e quanto dele estava presente. Se você estiver trabalhando nesta questão para uma tarefa de casa, as informações serão fornecidas a você. Se, por outro lado, você acabou de fazer uma titulação no laboratório, você coletou as informações ao realizar a titulação.
Lembre-se de que ácidos ou bases dipróticas (ácidos / bases que podem doar ou aceitar mais de um íon hidrogênio) são do tipo que terá segundos pontos de equivalência. Lembre-se também de que Ka1 é a constante de equilíbrio (razão entre produtos e reagentes) para a primeira doação de prótons, enquanto Ka2 é a constante de equilíbrio para a segunda doação de prótons. Procure no Ka2 seu ácido ou base em uma tabela de referência ou online (consulte Recursos).
Determine a quantidade de ácido ou base conjugada em seu analito. Isso será equivalente à quantidade de ácido ou base originalmente presente. Multiplique a concentração original do analito pelo seu volume. Por exemplo, suponha que você comece com 40 mL de ácido oxálico 1 molar. Converta a concentração em mililitros dividindo por 1000 e multiplique esse volume pela sua concentração. Isso fornecerá o número de moles de ácido oxálico originalmente presente: (40/1000) x 1 = 0,04. Existem 0,04 moles de ácido oxálico presente.
Pegue o volume de titulante (o produto químico adicionado durante a titulação) para neutralizar o analito ácido ou básico e adicione-o ao volume de analito originalmente presente. Isso lhe dará seu volume final. Por exemplo, suponha que, para alcançar a segunda equivalência, 80 mL de NaOH 1 molar foram adicionados a 40 mL de ácido oxálico 1 molar. O cálculo será de 80 mL de titulante + 40 mL de analito = 120 mL de volume final.
Divida o número de mols de ácido ou base originalmente presente no analito pelo volume final. Isso fornecerá a concentração final de ácido ou base conjugada. Por exemplo, 120 mL foi o volume final e 0,04 moles estavam originalmente presentes. Converta mL em litros e divida o número de moles pelo número de litros: 120/1000 = 0,12 litros; 0,04 moles / 0,12 litros = 0,333 moles por litro.
Determine o Kb da base conjugada (ou o Ka, se for um ácido conjugado). Lembre-se de que a base conjugada é a espécie formada quando você remove todos os prótons de um ácido, enquanto o ácido conjugado é a espécie formada quando você doa prótons a uma base. Consequentemente, no 2º ponto de equivalência, o ácido diprótico (ácido oxálico, por exemplo) terá sido completamente desprotonado e seu Kb será igual a 1 x 10 ^ -14 / segundo Ka para ácido oxálico. Para uma base, o Ka no segundo ponto de equivalência será igual a 1 x 10 ^ -14 / segundo Kb para a base diprótica. Por exemplo, o ácido oxálico foi o analito. Seu Ka é 5,4 x 10 ^ -5. Divida 1 x 10 ^ -14 por 5,4 x 10 ^ -5: (1 x 10 ^ -14) / (5,4 x 10 ^ -5) = 1,852 x 10 ^ -10. Este é o Kb para a forma completamente desprotonada do ácido oxálico, o íon oxalato.
Defina uma equação constante de equilíbrio da seguinte forma: Kb = () /. Os colchetes representam a concentração.
Substitua x ^ 2 pelos dois termos na parte superior da equação e resolva x como mostrado: Kb = x ^ 2 /. Por exemplo, a concentração de oxalato de sódio foi de 0,333 moles / L, e seu Kb foi de 1,852 x 10 ^ -10. Quando esses valores são conectados, ele produz o seguinte cálculo: 1,852 x 10 ^ -10 = x ^ 2 / 0,333. Multiplique os dois lados da equação por 0,333: 0,333 x (1,852 x 10 ^ -10) = x ^ 2; 6,167 x 10 ^ -11 = x ^ 2. Faça a raiz quadrada de ambos os lados para resolver x: (6,167 x 10 ^ -11) ^ 1/2 = x. Isso produz o seguinte: x = 7,85 x 10 ^ -6. Esta é a concentração de íons hidróxido na solução.
Converter da concentração de íons hidróxido ou íon hidrogênio em pH. Se você tem concentração de íons hidrogênio, basta pegar o log negativo para converter em pH. Se você tem concentração de íons hidróxido, tome o log negativo e subtraia sua resposta de 14 para encontrar o pH. Por exemplo, a concentração encontrada foi de 7,85 x 10 ^ -6 moles por litro de íons hidróxido: log 7,85 x 10 ^ -6 = -5,105; portanto, -log 7,85 x 10 ^ -6 = 5,105.
Subtraia sua resposta de 14. Por exemplo, 14 - 5,105 = 8,90. O pH no segundo ponto de equivalência é 8,90.