Determinação Pka

PRÁTICA 2 – DETERMINAÇÃO DE pKa.

1. INTRODUÇÃO:

Uma solução tamponada resiste a mudanças de pH quando ácidos ou bases são adicionados ou quando uma diluição ocorre.

Embora haja outros tipos de solução tampão, estas soluções são constituídas geralmente de uma mistura de ácido fraco e sua base conjugada (exemplo: ácido acético e hidróxido de sódio), ou da mistura de uma base fraca e seu ácido conjugado (exemplo: hidróxido de amônio e HCl).

O pH de uma solução tampão pode ser estimado pela equação de Henderson-Hasselbalch, que é uma forma rearranjada da expressão de equilíbrio de ionização de um ácido fraco (HA) ou de hidrólise de um ácido conjugado (BH+) de uma base fraca (B). Respectivamente, representamos os equilíbrios químicos destas soluções tampão pelas equações químicas:

(1)

(2)

E pelas suas respectivas constantes de equilíbrio:

; (3)

Rearranjando as expressões anteriores, temos as concentrações hidrogeniônicas definidas como:

; (4)

Aplicando o logaritmo negativo em ambos os lados, temos:

(5)

(6)

Aplicando a definição de pH, obtemos finalmente a equação de Henderson-Hasselbalch para os tipos de solução tampão:

; (7)

Estas expressões fornecem o pH de uma solução tampão, sabendo-se a razão entre as concentrações da espécie ácida (ácido fraco, HA, ou ácido conjugado de uma base fraca, BH+) e da espécie básica (base conjugada de um ácido fraco, A- , ou base fraca, B).

O conceito de tampão é aplicado nas diversas áreas do conhecimento. Bioquímicos utilizam tampões devido às propriedades de qualquer sistema biológico ser dependente do pH; além disso, em química analítica e industrial, o controle adequado do pH pode ser essencial na determinação das extensões de reações de precipitação e de eletrodeposição de metais, na efetividade de separações químicas, nas sínteses químicas em geral e no controle de mecanismos de oxidação e reações eletródicas.

Na indústria de alimentos, alguns ácidos (por exemplo: ácido cítrico, ácido adípico, ácido lático) e bases (por exemplo: bicarbonato de sódio) são usados como agentes de processamento para o controle de acidez e alcalinidade de muitos produtos alimentícios. Em alguns casos, a própria solução tampão (ácido lático/lactato de sódio) é adicionada ao alimento, com a função de agente conservante, evitando a deterioração por bactérias e outros microorganismos. Neste caso, as substâncias do tampão são utilizadas como agentes anti-microbiais mantendo o alimento com o pH baixo e conseqüentemente evitando o desenvolvimento de microorganismos, como fungos e bactérias.

2. OBJETIVOS:

Determinação do pKa do ácido acético e hidróxido de amônio.

3. MATERIAIS E MÉTODOS:

Materiais utilizados:

• Bureta de 50 mL;

• Béquer de 50 e 100 mL;

• Ácido acético concentrado;

• Pisseta;

• Agitador magnético e pulga;

• Pipeta de 1 e 20 mL;

• Erlenmeyer de 250 mL,

• Hidróxido de amônio concentrado;

• Pêra de borracha;

• pHmetro;

• Proveta de 50 e 250 mL;

• Balão volumétrico de 250 mL;

• NaOH;

• HCl;

• Suporte Universal e garra.

Procedimentos:

1. Calculou-se os volumes de ácido acético e de hidróxido de amônio necessário para preparar uma solução de 50 mL a 0,1 mol/L.

2. Mediu-se o volume calculado de hidróxido de amônio e ácido acético concentrado, transferindo-os para balões volumétricos de 50 mL, contendo aproximadamente 30 mL de água destilada. Acertou-se o menisco do balão com água destilada.

3. Adicionou-se 20 mL da solução de ácido acético, utilizando pipeta volumétrica, em um béquer de 50 mL.

4. Anotou-se os valores de pH a cada 0,5 mL adicionados de NaOH até se obter pH=10,5. Construiu-se o gráfico “pH versus Volume de NaOH adicionado” e achou-se o valor do pKa.

5. Realizou-se os mesmos procedimentos do item anterior utilizando a solução de hidróxido de amônio no lugar de ácido acético, e o HCl como titulante. Anotou-se os valores de pH a cada 0,5 mL de ácido adicionado, até que o pH seja menor que 2,5.

6. Em fim, tabelou-se os valores de pKa encontrados e as concentrações de ácido acético e hidróxido de amônio preparados.

Figura 1 – Ilustração da experiência realizada. 

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Esta prática tem por objetivos a determinação do pKa do ácido acético (C2H4O2) e do hidróxido de amônio (NH4OH) e deste modo, foi dividida em duas partes.

Parte A: Determinação do pKa do ácido acético:

Antes de preparar a solução que foi estuda, calculou-se o volume de ácido acético necessário para preparar uma solução de 50mL a 0,1mol/L.

Assim,