A Atividade de Íons H+

Universidade Federal do Rio Grande do

Norte[pic 1]

Centro de Ciências Exatas e da Terra

Departamento de Química

Experimento 1 - Atividade dos íons H+ em soluções ácidas

A atividade é uma medida da “concentração efetiva” de uma espécie numa mistura. Ao se falar de soluções ideais o potencial químico depende da concentração de espécies em solução, enquanto que no caso de soluções reais o mesmo depende das suas atividades.

Os desvios da idealidade surgem das interações entre as espécies que compõem determinado sistema. Numa mistura ideal a média das interações entre as espécies é a mesma, o que em nível macroscópico acarreta em variações nulas da entalpia e do volume da mistura.  Para misturas reais o coeficiente de atividade é o fator utilizado para contabilizar os desvios da idealidade. É importante rever conceitos sobre atividade, coeficiente de atividade, concentração, grau de ionização, teoria de Debye-Hückel etc., antes da execução da experiência. Para tal pode-se utilizar as referências fornecidas no final do documento.

Medidas de pH: eletrodos de vidro e de referência

Um eletrodo de vidro é um tipo de eletrodo íon-seletivo composto por uma membrana de vidro sensível à atividade do íon hidrogênio. Essas membranas, quando imersas em soluções de diferentes atividade de H+, propiciam o aparecimento de uma diferença de potencial entre as superfícies interna e externa da mesma. O potencial da membrana (E) é medido contra um eletrodo de referência conveniente e está relacionado ao pH através da expressão 1.1:

EEg

        pH        [pic 2]                                                                    (1.1)

0,059

a 25 0C, onde Eg é um termo (aproximadamente constante) que inclui o potencial do eletrodo de referência e “pequenos potenciais de assimetria” provavelmente resultantes de diferenças de tensões no vidro.  A Figura 1.1 mostra um esquema de um eletrodo comercial.

[pic 3]

FIGURA 1.1 - Esquema de um eletrodo de vidro.

Na Fig. 1.1 o elemento sensor de pH é a membrana de vidro. O elemento de referência é um eletrodo de Ag/AgCl imerso em uma solução (eletrólito) de KCl 0.10 mol/L, e a haste de prta recoberta com AgCl é o eletrodo que medirá as variações de potencial na membrana de vidro.

PRÉ-LABORATÓRIO

1. Apresentar o procedimento, com os cálculos detalhados, para padronização dasolução de HCl 0.1 mol L-1. O padrão primário será o carbonato de sódio.
2. Mostrar o procedimento de diluições sucessivas para obtenção das soluções doprocedimento experimental.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Preparar 100 mL uma solução estoque de HCl  0,1 M (que deverá ser padronizada) e, por meio de diluições sucessivas, soluções de 100 mL com concentrações de 0.05; 0,01; 0,005; 0,001; 0,0005 e 0,0001 M.

0,1mol ---- 1l x-----------0,1l x= 0.01 g após a obtenção da solução 0,1M para 0,05 = 50ml 0.01= 10ml   0,005 = 5ml

0,001= 1ml

0,0005= 0,5ml

0,0001 =0,1ml        

1. Ler instruções para proceder à calibração do eletrodo de vidro, que se encontram nomanual de utilização do equipamento.
2. Medir o pH de cada uma delas, indo da mais diluída para a mais concentrada.
3. Repetir o procedimento para o ácido acético.

RESULTADOS

1. Fazer um gráfico de atividade em função da concentração de íons H+ para os dois ácidos.  No mesmo papel (para efeitos de comparação) construir uma curva semelhante, mas supondo a atividade igual à concentração (solução ideal). Interpretar as diferenças observadas.
2. Para cada ácido analisado, calcular o coeficiente de correção (coeficiente de atividade) entre a atividade e a concentração em vários pontos sobre a curva experimental.  Interpretar o significado deste coeficiente para cada ácido e analisar sua variação com a concentração do eletrólito.
3. Discorrer (resumidamente) sobre os modelos teóricos que permitem calcular os coeficientes de atividade dos íons presentes nas soluções.  Fazer os cálculos teóricos para o caso do HCl e comparar com os valores determinados experimentalmente.
4. Analisar se há alguma região na curva experimental do ácido acético onde se possa considerar o coeficiente de atividade igual a 1 (ou próximo de 1) para poder obter valores do grau de ionização  nesta região (pelo menos para 2 concentrações).
5. Calcular a constante de ionização do ácido acético a partir dos valores obtidos de , comparando-a com valores de literatura.

REFERÊNCIAS ESPECÍFICAS

1. SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER F.J.  Fundamentals of Analytical Chemistry, 6ª edição.  New York, Saunders College Publishing, 1992.
2. ATKINS, P. W. Physical Chemistry. 6ª ed. Nova Iorque, Freeman, 1996.

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