Question

Uma Engenheira de Alimentos necessita determinar a concentração de amônia em
uma amostra de alimento. Para tanto, ela utilizou a volumetria de neutralização em meio aquoso. Assim, ela pegou uma alíquota de 1,00 mL da solução deste alimento (contendo amônia) colocou-a em um erlenmeyer e adicionaram-se, em excesso, 40,00 mL de H2SO4 0,25 mol/L (Fc =1,0500). Em seguida, o excesso deste ácido foi titulado com 60,00 mL de NaOH 0,25 mol/L (Fc =1,0600). Qual é a concentração de NH3 em g/L nesta amostra de alimento? Determine o pH no ponto de equivalência desta titulação e esboce a sua curva de titulação. Massa molar da NH3 =17,00 g/mol

Answer 1

1) Titulação do excesso de H₂SO₄

H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O

2 n de H₂SO₄ = n de NaOH

2 n de H₂SO₄ = C de NaOH · V de NaOH

n de H₂SO₄ = C de NaOH · V de NaOH / 2

Fc = C de NaOH real / C de NaOH teórica

C de NaOH real = Fc · C de NaOH teórica

C de NaOH real = 1,0600 · 0,25

C de NaOH real = 0,27 mol/L

n de H₂SO₄ = C de NaOH · V de NaOH / 2

n de H₂SO₄ = 0,27 · 0,06 / 2

n de H₂SO₄ = 0,0081 mol em excesso

2) Cálculo do número de mols de H₂SO₄ que reagiu com o NH₃

n de H₂SO₄ início = C de H₂SO₄ início · V de H₂SO₄ início

C de H₂SO₄ real = Fc · C de H₂SO₄ teórica

C de H₂SO₄ real = 1,0500 · 0,25

C de H₂SO₄ real = 0,26 mol/L

n de H₂SO₄ início = 0,26 · 0,04

n de H₂SO₄ início = 0,01 mol

n de H₂SO₄ que reagiu = n de H₂SO₄ início - n de H₂SO₄ excesso

n de H₂SO₄ que reagiu = 0,01 - 0,0081

n de H₂SO₄ que reagiu = 0,0019 mol

3) Titulação do NH₃ (vamos considerar a base NH₄OH, pois o meio é aquoso)

H₂SO₄ + 2 NH₄OH → (NH₄)₂SO₄ + 2 H₂O

2 n de H₂SO₄ = n de NH₄OH

2 n de H₂SO₄ = C de NH₄OH · V de NH₄OH

2 · 0,0019 = C de NH₄OH · 0,001

C de NH₄OH = 3,8 mol/L

C de (NH₄)₂SO₄ = 3,8 · 17,00

C de (NH₄)₂SO₄ = 64,6 g/L

4) Determinação do pH no ponto de equivalência

A quantidade de ácido forte adicionado foi suficiente para reagir com total de base fraca presente na solução, produzindo um sal de base fraca e ácido forte, e água. O pH será determinado pela hidrólise do sal.

H₂SO₄ + 2 NH₄OH → (NH₄)₂SO₄ + 2 H₂O

Número de mols de H₂SO₄ no ponto de equivalência é o número de mols de H₂SO₄ que reagiu:

n de H₂SO₄ = 0,0019 mol

Volume de H₂SO₄ no ponto de equivalência:

V de H₂SO₄ que reagiu = n de H₂SO₄ que reagiu / C de H₂SO₄ real

V de H₂SO₄ que reagiu = 0,0019 / 0,26

V de H₂SO₄ que reagiu = 0,0073 L

Tabela de equilíbrio:

                 2 NH₄OH + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ + 2 H₂O

Início                3,8            --                 --                --

Adição              --          0,0019           --                --

Eq                     --               --           0,0019

C de (NH₄)₂SO₄ = n / V

C de (NH₄)₂SO₄ = n / V de H₂SO₄ que reagiu + V de NH₄OH adicionado

C de (NH₄)₂SO₄ = 0,0019 / 0,0073 + 0,001

C de (NH₄)₂SO₄ = 0,0019 / 0,0083

C de (NH₄)₂SO₄ = 0,23 mol/L

Hidrólise do íon amônio:

                NH₄⁺ + H₂O ⇄ + NH₄OH + H₃O⁺

Início        0,23       --                 --           --

Eq          0,23 - x                        x           x

Kh = [NH₄OH] · [H₃O⁺] / [NH₄⁺] e também Kh = Kw / Kb

Kb é tabelado: Kb do NH₄OH = 1,8 x 10⁻⁵

Kw / Kb = [NH₄OH] · [H₃O⁺] / [NH₄⁺]

10⁻¹⁴ / 1,8 x 10⁻⁵ = x · x / 0,23 - x

5,6 x 10⁻¹⁰ = x² / 0,23 - x (podemos simplificar e eliminar esse x)

5,6 x 10⁻¹⁰ = x² / 0,23

x² = 5,6 x 10⁻¹⁰ · 0,23

x² = 1,3 x 10⁻¹⁰

x = 1,1 x 10⁻⁵

[H₃O⁺] = 1,1 x 10⁻⁵ mol/L

pH = - log [H₃O⁺]

pH = - log 1,1 x 10⁻⁵

pH = 4,9