Laboratório virtual de titulação condutimétrica: HCl e NaOH

Este laboratório virtual de titulação condutimétrica segue a titulação por condutimetria dos cursos de química do ensino médio da França, da Alemanha e da Austrália. Uma célula de condutividade fica em 20,0 mL de ácido clorídrico diluídos com 180 mL de água. Os alunos adicionam hidróxido de sódio de 1 em 1 mL, registram a condutividade σ depois de cada adição e fazem o gráfico de σ em função do volume. O gráfico desce e depois sobe, e o ponto de equivalência fica onde as duas retas se cruzam. Não é preciso indicador, e as condutividades iônicas molares explicam o formato. Todos os números abaixo foram lidos na simulação.

Alinhamento com o currículo

• Terminale spécialité physique-chimie (França) (constituição e transformações da matéria): titulação acompanhada por condutimetria e lei de Kohlrausch σ = Σλᵢ[Xᵢ].
• Padrões de química do Abitur alemão (KMK): a titulação condutimétrica como método de análise quantitativa.
• NSW HSC Chemistry (Austrália), Module 6 (Acid/Base Reactions): análise quantitativa por titulação, incluindo gráficos de condutividade.

O Simulic não é afiliado a nenhuma banca examinadora nem ministério da educação, nem endossado por eles.

Antes do laboratório (5 min)

Pergunte: "Você adiciona solução de hidróxido de sódio ao ácido clorídrico e mede a condutividade. Adicionar NaOH adiciona íons. Como vai ficar o gráfico da condutividade em função do volume?" Num link de turma, esta é a pergunta 1; a simulação é liberada depois que os alunos respondem.

Método na simulação

1. Abra a aba Titulação. Em Titulação, escolha HCl titulado com NaOH, ajuste Concentração no béquer e Concentração na bureta em 0,100 mol/L e marque Adicionar 180 mL de água destilada e Ajustar duas retas.
2. Clique em Anotar para registrar σ em 0 mL.
3. Clique em Adicionar 1 mL automático. Ele adiciona 1,0 mL e registra σ a cada vez. Clique em Pausar perto de 30 mL.
4. Leia o volume de equivalência onde as duas retas se cruzam; depois marque Plotar σ corrigida pela diluição e leia de novo.
5. Clique em Novo béquer, desmarque Adicionar 180 mL de água destilada e repita sem a correção.

V de NaOH (mL)	0	5	10	15	20	25	30
σ (mS/m)

Resultados esperados

O condutivímetro oscila cerca de ±0,3 %, por isso os valores diferem um pouco entre os ensaios.

• Início: σ = 425–427 mS/m em 0 mL (modelo: 425,9). Ela cai em linha reta até cerca de 115 mS/m em 20 mL e depois sobe até cerca de 218 mS/m em 30 mL.
• Ajuste de duas retas, com água: 19,73 e 19,76 mL com leituras até 30 mL; 19,52 mL com leituras até 50 mL. Em 20.000 execuções do modelo até 30 mL, todos os ajustes ficaram entre 19,7 e 19,8 mL.
• Corrigido pela diluição: 20,00 mL (19,99 no navegador), o verdadeiro volume de equivalência.
• Sem os 180 mL de água: o ajuste sem correção deu 16,49 mL, um erro de 18 %; o ajuste corrigido deu 19,99 mL.

Perguntas para os alunos

1. (Previsão, repetida depois do laboratório) Qual é o formato do gráfico da condutividade em função do volume de NaOH adicionado?
2. Adicionar 180 mL de água destilada ajuda a manter quase constante qual variável?
3. Quanto vale σ em 0 mL?
4. Onde as duas retas se cruzam?
5. Explique o formato do gráfico a partir dos íons presentes.

Respostas para o professor: (1) Ele desce até um mínimo no ponto de equivalência e depois sobe. (2) O volume total, então a diluição quase não muda as concentrações. (3) Aceite 420–432 mS/m. (4) Aceite 19,4–20,2 mL. (5) Antes do ponto de equivalência, cada H⁺ (λ = 35,0) é substituído por Na⁺ (λ = 5,0), então σ cai. Depois dele, o Na⁺ e o OH⁻ (λ = 19,9) em excesso fazem σ subir. O Cl⁻ permanece o tempo todo.

Erros conceituais comuns

• "Adicionar íons sempre aumenta a condutividade." Aqui, cada OH⁻ adicionado remove um H⁺, e o Na⁺ que fica conduz muito menos.
• "A condutividade é zero no ponto de equivalência." A solução de cloreto de sódio continua conduzindo: cerca de 115 mS/m. Só o H₂SO₄ titulado com Ba(OH)₂ cai quase a zero (0,3 mS/m em 20 mL), porque os dois produtos saem da solução.
• "Todos os íons conduzem igualmente bem." H⁺ e OH⁻ conduzem várias vezes melhor que Na⁺ ou Cl⁻.
• "A diluição não importa." Sem a água extra, as retas se curvam, e o ajuste sem correção erra por mais de 3 mL.

Extensão

• Outras titulações: experimente CH₃COOH titulado com NaOH, NaCl titulado com AgNO₃ e H₂SO₄ titulado com Ba(OH)₂. Peça aos alunos que esbocem cada gráfico antes.
• Lei de Kohlrausch: na aba Célula de condutividade, registre cloreto de sódio em várias concentrações para construir uma curva de calibração e depois ache a concentração de sal da Amostra de água A e B.

Perguntas frequentes

O link da turma pode abrir na titulação?

Sim. Na página Compartilhar, fixe Tela em "Titulação condutimétrica" nos valores iniciais do link, junto com Titulação, as duas concentrações e Adicionar 180 mL de água destilada ao béquer. Caso contrário, o passo 1 pede aos alunos que abram a aba.

Posso dar a cada turma uma concentração desconhecida?

Você pode fixar outra Concentração da solução titulada (20,0 mL) e marcar Ocultar a concentração da solução titulada. Num link comum, os alunos ainda podem ver o valor fixado nos valores iniciais; bloqueie os parâmetros (uma opção de link do Pro) para escondê-lo.

Por que o volume ajustado é 19,8 mL e não 20,0 mL?

O volume cresce de 200 para 230 mL durante a titulação, o que curva um pouco as retas. Marcar Plotar σ corrigida pela diluição elimina o efeito.

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