Determinação Da Constante De Acidez De Um Indicador ácido/base

RESUMO

O trabalho experimental tem como principal objectivo a determinação da constante de ionização de um ácido/base – neste caso em particular, o indicador escolhido foi o vermelho de metilo.

Para ser possível calcular o valor da constante Ka foi necessário interiorizar certos fundamentos teóricos, como por exemplo: numa solução vai ser possível encontrar uma situação de equilíbrio e, nesse ponto específico, a concentração de ácido presente na solução vai ser exactamente igual à concentração de ácido e, para além disso, o valor do pH vai ser igual ao valor do pKa. Então, encontrando o valor do pH da situação de equilíbrio, facilmente se calcula o valor da constante através da relação dada pela expressão Ka=〖10〗^(-pKa).

Numa primeira fase do trabalho experimental foram preparadas doze soluções: seis soluções com forma ácida e as restantes com forma básica, depois disso o trabalho pode ser dividido em duas partes principais: a primeira parte teve como objectivo determinar o comprimento de onda máximo da forma ácida e o comprimento de onda máximo da forma básica, sem que ocorra absorção nos dois casos, através da espectrometria de duas soluções. Depois disso, foram medidos vários valores do pH de uma solução inicialmente ácida, o pH inicial era de três mas posteriormente acabou em 11, pois foi misturada uma solução básica. Sempre que eram registados valores de pH, eram lidos valores da absorvância a partir de métodos espectrofotométricos.

Foi calculado um valor médio do Ka e comparado com o valor de literatura, o valor calculado foi de 2,7*〖10〗^(-7), o que significa um pKa de 6,56. Estes valores estão muito afastados dos valores de literatura – Ka=8,71*〖10〗^(-6). Por outro lado, também foi calculado o valor do pH através do gráfico dos valores da concentração em função do pH. O valor calculado foi uma aproximação – esta situação está explicada na conclusão – e deu um valor de 5,45, ou seja, um Ka=3,55*〖10〗^(-6).

Como os valores encontrados encontram-se afastados do valor teórico é possível concluir que erros foram cometidos e na conclusão é possível encontrar uma opinião sobre esses erros.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O procedimento experimental foi seguido de acordo com o Guia da disciplina.

Num momento iniciais foram preparadas doze soluções de vermelho de metilo: seis delas continham um determinado volume de vermelho de metilo e 5,00mL de NaOH, as restantes seis continham também um determinado volume e vermelho de metilo mas, neste caso, em vez de NaOH foi usado HCl. Foram calculadas as concentrações de todas as soluções, os cálculos são apresentados no apêndice A. Como os volumes de vermelho de metilo adicionados são os mesmos, tanto para as soluções ácidas como para as básicas, as concentrações vão ser as mesmas.

Tabela 1 - Concentrações das soluções preparadas de vermelho de metilo, onde ‘A’ e ‘B’ correspondem à forma ácida e básica, respectivamente.

Solução V_(Vermelho de metilo) [mL] Concentração [mol.〖dm〗^(-3)]* 〖10〗^(-6)

Branco 0,00 0,00

1A / 1B 0,100 1,67

2A / 2B 0,250 4,19

3A / 3B 0,500 8,37

4A / 4B 1,00 16,7

5A / 5B 2,00 33,5

Posteriormente, foi preparada uma solução ácida e uma solução básica, ambas com um volume final de 50mL. A solução ácida continha 2,50mL de vermelho de metilo e 12,5mL de HCl, o resto volume foi preenchido com água destilada. Analogamente, a solução ácida continham 2,50mL de vermelho de metilo e 12,5mL de NaOH. A partir dessas soluções foi preparada uma solução com, aproximadamente, 40mL da solução ácida e 20mL da solução básica.

RESULTADOS/TRATAMENTO DE DADOS

Numa primeira fase, foi necessário fazer o espectro de uma solução ácida e outra solução básica - neste caso foi escolhida a solução 5A e 5B – para que seja possível identificar um comprimento de onda de forma a obter o máximo de absorção da forma ácida sem que a forma básica absorva e o inverso também seja possível, ou seja, identificar outro comprimento de onda para obter o máximo de absorção da forma básica sem que a forma ácida absorva.

No caso da solução 5A o comprimento de onda escolhido foi λ_HVMet=520 nm e, para a solução 5B o comprimento de onda escolhido foi de λ_(〖VMet〗^- )=430 nm.

Figura 1 - Espectro da solução 5 A Figura 2 - Espectro da solução 5B

Seguidamente foi lida a absorvância a todas as suas soluções com o respectivo comprimento de onda, ou seja, para as soluções da forma ácida foi lida a absorvância a 520nm e para as soluções da forma básica foi lida a absorvância a 430nm.

Tabela 2 - Valores da absorvância das soluções de vermelho de metilo da forma ácida, com comprimento de onda de 520nm.

Solução Absorvância (λ_HVMet=520 nm)

1 A 0,296

2 A 0,498

3 A 0,724

4 A 1,230

5 A 2,441

BRANCO A 0,000

Solução Absorvância (λ_(〖VMet〗^- )=430 nm)

1B O,128

2B 0,194

3B 0,291

4B 0,501

5B 0,998

BRANCO B 0,000

Tabela 3 – Valores da absorvância das soluções de vermelho de metilo da forma básica, com comprimento de onda de 430nm.

O passo seguinte foi fazer dois gráficos da absorvência em função da concentração e, a partir dos parâmetros das rectas obtidas, calcular os valores da absorvância molar da forma ácida ε_HVMet e da forma básica ε_(〖VMet〗^- ).

Figura 3 - Representação gráfica dos valores da absorvância, para um comprimento de onda de 520nm, em função da concentração das soluções de vermelho de