UNESP 2017/2
Considere a tabela, que apresenta indicadores ácido-base e seus respectivos intervalos de pH de viragem de cor.
Para distinguir uma solução aquosa 0,0001 mol/L de HNO3 (ácido forte) de outra solução aquosa do mesmo ácido 0,1 mol/L, usando somente um desses indicadores, deve-se escolher o indicador
1.
4.
2.
3.
5.
Resolução
Para resolver esta questão, precisamos determinar qual indicador ácido-base da tabela pode diferenciar duas soluções aquosas de ácido nítrico (HNO3) com concentrações diferentes: 0,0001 mol/L e 0,1 mol/L. O ácido nítrico é um ácido forte, o que significa que ele se dissocia completamente em água.
Passo 1: Calcular o pH de cada solução.
Como o HNO3 é um ácido forte, a concentração de íons hidrogênio [H+] é igual à concentração molar do ácido.
Para a primeira solução (0,0001 mol/L):
["HNO3"] = 0,0001 mol/L = 1 × 10-4 mol/L
[H+] = 1 × 10-4 mol/L
O pH é calculado pela fórmula: pH = -log[H+]
pH1 = -log(1 × 10-4) = -(-4) = 4
Para a segunda solução (0,1 mol/L):
["HNO3"] = 0,1 mol/L = 1 × 10-1 mol/L
[H+] = 1 × 10-1 mol/L
pH2 = -log(1 × 10-1) = -(-1) = 1
Passo 2: Analisar os indicadores.
Agora, precisamos verificar qual indicador da tabela apresentará cores diferentes nas soluções com pH 4 e pH 1.
- Indicador 1 (púrpura de m-cresol): Intervalo de viragem 1,2 – 2,8. Mudança de cor: vermelho – amarelo.
- Em pH 1 (menor que 1,2), a cor será vermelha.
- Em pH 4 (maior que 2,8), a cor será amarela.
Como as cores são diferentes (vermelho e amarelo), este indicador pode distinguir as duas soluções.
- Indicador 2 (vermelho de metila): Intervalo de viragem 4,4 – 6,2. Mudança de cor: vermelho – alaranjado.
- Em pH 1 (menor que 4,4), a cor será vermelha.
- Em pH 4 (menor que 4,4), a cor será vermelha.
As cores são iguais, então este indicador não serve.
- Indicador 3 (tornassol): Intervalo de viragem 5,0 – 8,0. Mudança de cor: vermelho – azul.
- Em pH 1 (menor que 5,0), a cor será vermelha.
- Em pH 4 (menor que 5,0), a cor será vermelha.
As cores são iguais, então este indicador não serve.
- Indicador 4 (timolftaleína): Intervalo de viragem 9,3 – 10,5. Mudança de cor: incolor – azul.
- Em pH 1 (menor que 9,3), a cor será incolor.
- Em pH 4 (menor que 9,3), a cor será incolor.
As cores são iguais, então este indicador não serve.
- Indicador 5 (azul de épsilon): Intervalo de viragem 11,6 – 13,0. Mudança de cor: alaranjado – violeta.
- Em pH 1 (menor que 11,6), a cor será alaranjada.
- Em pH 4 (menor que 11,6), a cor será alaranjada.
As cores são iguais, então este indicador não serve.
Conclusão:
O único indicador que apresenta cores diferentes para pH 1 e pH 4 é a púrpura de m-cresol (Indicador 1).
Portanto, a escolha correta é o indicador 1.
Dicas
Erros Comuns
pH:
O pH é uma escala logarítmica que mede a acidez ou basicidade de uma solução aquosa. É definido como o logaritmo negativo da atividade (ou aproximadamente, concentração molar) dos íons hidrogênio (H+): \( \text{pH} = -\log[\text{H}^+] \). Soluções com pH < 7 são ácidas, pH = 7 são neutras, e pH > 7 são básicas (a 25°C).
Ácidos Fortes:
Ácidos fortes são aqueles que se dissociam (ionizam) completamente em solução aquosa, liberando todos os seus íons H+. Para um ácido forte monoprótico como o HNO3, a concentração de H+ na solução é igual à concentração inicial do ácido: \( [\text{H}^+] = [\text{Ácido Forte}] \).
Indicadores Ácido-Base:
São substâncias (geralmente ácidos ou bases fracas orgânicas) que mudam de cor em função do pH da solução. Cada indicador possui um intervalo de pH específico, chamado de "intervalo de viragem", dentro do qual a mudança de cor é visível. Fora desse intervalo, o indicador apresenta predominantemente uma das duas cores (a cor da forma ácida ou a cor da forma básica).
