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– ANALISE VOLUMETRICA– VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIAProfa Eliane Pereira dos Santos

Disciplina: Química Analítica

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Classificação dos métodos volumétricos de análise

a) Reações baseadas na combinação de íons, em que não ocorre mudança no número de oxidação:

Volumetria de neutralização. São os métodos de análises utilizados para a determinação do nitrogênio em solos, plantas, fertilizantes, alimentos, etc., para a determinação do poder de neutralização de corretivos entre outros.

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Volumetria de formação de complexos ou quelatometria. São métodos muito utilizados no laboratório de análise de

materiais de interesse agronômico. Dentre as determinações feitas por quelatometria pode-

se citar a determinação de Ca e Mg em amostras de terra, fertilizantes e corretivos.

Volumetria de precipitação que ainda hoje é utilizada exclusivamente para a

determinação de cloretos em amostras de águas e resíduos.

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b) Reações que envolvem a transferência de elétrons ou volumetria

de oxi-redução: A volumetria de oxi-redução de acordo com o reagente oxidante

ou redutor que é empregado pode ser dividida em:

permanganometria,dicromatometria, tiosulfatometria,iodometria etc

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Análise volumétrica ou volumetria é a designação dada aos métodos da química analítica quantitativa em que a quantidade de substância que se pretende determinar é calculada a partir da medição do volume duma solução reagente de concentração rigorosamente conhecida.

Esta é adicionada a uma solução amostra para que toda a substância a analisar seja consumida, isto é, para que se tenha atingido o ponto de equivalência.

O processo é conhecido como titulação e o ponto de equivalência corresponde à situação em que reagiram quantidades equivalentes das duas substâncias.

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Na análise volumétrica determinamos qual o volume de uma solução de concentração conhecida (A) que é necessária e suficiente para reagir completamente com um volume de solução cuja concentração se pretende determinar (B) dando origem a um produto (C).

Supondo a reação: A + B C

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Um determinado número de mols do reagente A reagiu com

Um determinado número de mols do reagente B produzindo

Um determinado número de mols do produto C.

Número de mols = V(L). M ou Número de mmols = V(mL). M

Pode-se estabelecer através do cálculo estequiométrico que ao término da reação:

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As titulações podem ser baseadas em qualquer tipo de reação química. *ser completa (ter uma constante de equilíbrio elevada), *rápida e estequiometricamente bem definida.

A Volumetria de Neutralização compreende:

Acidimetria: consiste em descobrir a concentração do ácido através de uma concentração de base conhecida;

Alcalimetria: consiste em descobrir a concentração de uma base através de uma concentração de ácido

conhecida.

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Inúmeros processos químicos dependem diretamente do controle da concentração de íons H+ (pH) no meio reativo, este controle pode ser feito por potenciômetros ou pHgametros e a medida do pH pode ser feita utilizando-se eletrodos.

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Para processos onde esta medida não seja adequada (uma reação com reagentes tóxicos) substâncias químicas que forneçam indicação visual são de extrema utilidade, substâncias estas chamadas indicadores.

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As propriedades dos ácidos e das bases são decorrentes da presença do íon H3O+ e OH-, respectivamente, em suas soluções.

HCl + H2O H3O+ + Cl-

Quanto maior a eficiência com que um ácido produz H3O+, e uma base produzem OH-, maior será sua força.

Como sempre estamos envolvidos com um sistema em equilíbrio, essa eficiência será numericamente traduzida por uma constante de equilíbrio.

2. Força de ácidos e bases

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Ao se atingir o equilíbrio apenas 1,3% das moléculas atuaram efetivamente como doadoras de prótons. Esse valor 1,3% é conhecido como grau de ionização.

Para HCl, HNO3, HClO4 , a tendência em doar prótons é tão elevada que o equilíbrio se encontra quase que totalmente deslocado no sentido dos produtos, o de formação de íon H3O+.

Força do ácido

Ka Força da base conjugada

Kb

Forte > 1 Muito fraca < 10-16

Fraca 1 para 10-16 Fraca 10-16 para 1

Muito Fraca < 10-16 Forte > 1

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Titulações ácido-base

O que é?

Como se faz?

Ponto de equivalência

Curvas de titulação

Indicadores ácido-base

Cálculo da concentração

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O que é uma titulação?

A titulação é uma operação

analítica utilizada em

análise volumétrica com o

objetivo de determinar a

concentração de soluções.

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Ocorre uma reacção completa entre um

ácido e uma base (neutralização):

ácido + base sal + água

Ex.:

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) +

H2O(l)

Uma titulação ácido-base é um processo experimental de determinação da concentração de um ácido fazendo-o reagir com uma base de concentração conhecida ou da concentração de uma base fazendo-a reagir com um ácido de concentração conhecida.

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Neutralização é o termo utilizado para designar a reação de quantidades estequiométricas de um ácido forte e de uma base forte.

Ácido forte + Base forte Sal + Água

Uma reacção de neutralização pode ainda ser, traduzida de

forma simplificada pela seguinte equação iónica:

H3O+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l)

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Como se executa uma titulação?

Titulante Solução de concentração conhecida, que normalmente se coloca na bureta.

Titulado Solução cuja concentração se pretende determinar, que normalmente se coloca num Erlenmeyer.

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Titu lan teÁcido

Titu lad oBase

> 7

T itu lan teBase

Titu lad oÁcido

< 7

p H in ic ia l

Identificação do titulante/titulado

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Ponto de equivalência é...

... a altura da titulação em que a relação entre

o número de moles do titulante

adicionadas e o número de moles do

titulado é a prevista pela estequiometria da

reação:

nácido = nbase

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Os resultados das titulações dependem

- precisão da balança analítica utilizada no preparo das soluções,- dos aparelhos volumétricos, e da estabilidade da temperatura no ambiente. -as impurezas dos materiais e do ambiente, -partículas em suspensão no ar, -evaporação dos líquidos, -a estabilidade química dos componentes, -a velocidade da reação e -o desempenho técnico do operador também influem sobre a qualidade dos resultados.

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Como se detecta o ponto de equivalência?

Existem dois métodos:

Potenciométrico Colorimétrico

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Método Potenciométrico

Durante a titulação

introduz-se um

eletrodo de pH no

titulado, o que permite

medir o pH ao longo da

titulação e traçar a

curva de titulação.

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Método Colorimétrico

Adiciona-se ao

titulado um indicador

ácido-base que

muda de cor quando

se atinge o ponto de

equivalência.

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Um indicador ácido-base é...

... uma substância (ácido ou base fraco) que têm a particularidade de apresentar cores diferentes na forma ácida e na forma básica:

Hind Ind- + H+

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Curva de titulação é ...

... a representação do pH do titulado à medida que

se adiciona o titulante.

zona de variação brusca de pH

pH inicial

Ponto de equivalência

Volume de titulante gasto até ao ponto de equivalência

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A curva de titulação permite:

identificar a titulação

identificar titulante/titulado

ler o volume de titulante gasto até ao

ponto de equivalência

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7. Utilização da bureta

Numa titulação a solução titulante é, geralmente, medida com uma bureta. As buretas mais utilizadas são as de capacidades de 25 mL e de 50 mL.

- lavar com cuidado (vestígio de gordura)-enxaguar duas vezes (com solução). Evita-se assim ter de se proceder a sua secagem.-Bolhas( tem que retirar)

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8. Utilização da pipeta

A solução a titular é, geralmente, medida com uma pipeta.

- lavar com cuidado (vestígio de gordura)

-enxaguar duas vezes (com solução). Evita-se assim ter de se proceder a sua secagem.

_

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9. Utilização do balão volumétrico

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10. Modo de realizar a titulação

A solução a titular é, geralmente, colocada num balão de Erlenmeyer, se na titulação utiliza um aparelho medidor de pH, o titulado é colocado num copo de precipitação (béquer).

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11. Soluções- padrão

São soluções de concentração rigorosamente conhecida, que podem ser preparadas por dois processos diferentes, conforme se dispõe ou não de uma substância primária ou padrão.Uma substância primária ou substância-padrão é aquela que apresenta características como:-um elevado grau de pureza, -não ser higroscópica, ser estável, -reagir nas proporções indicadas pela equação química,-ser bastante solúvel,-ter elevada massa molar.

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Outros exemplos de substâncias padrão-primário

* Bórax (tetra borato de sódio, Na2B4O7.10 H2O) * carbonato de sódio P.A. (Na2CO3).* Ácido benzóico: C6H5.COOH, * Ácido sulfoamínico: HSO3.NH2 * Iodato ácido de potássio: KH(IO3)2

* Hidrogenoftalato de potássio: C6H4COOK.COOH, é um monoácido fraco, e requer como indicador a fenolftaleína (faixa de viragem de pH 8-9).Possui todas as   propriedades necessárias a um padrão primário. Pode ser obtido suficientemente puro para todas as determinações analíticas comuns de laboratório.

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12. Teoria dos indicadores usados em volumetria de neutralização ou teoria dos indicadores de pH

Os indicadores usados em volumetria de neutralização são substâncias orgânicas que se comportam como ácidos ou bases fracos e que tem uma característica toda especial, isto é, a forma dissociada e a forma não dissociada têm colorações diferentes.

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HInd + H2O Ind-

+ H3O+Forma não dissociada Forma

dissociada dodo indicador ou forma indicador ou

forma ácida do indicador básica do

indicador cor A cor

B

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Considerando dois indicadores mais vulgarmente utilizados em titulações ácido-base:

A fenolftaleína O alaranjado de metilo

Que indicador escolher: a fenolftaleína ou o alaranjado de metilo?

Titulação base forte – ácido forte

Titulação base fraca – ácido forte

Titulação base forte – ácido fraco

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Como selecionar o indicador ácido-base adequado a uma titulação?

A zona de viragem do indicador deve:

estar contida na zona de variação brusca do pH.

conter o pH no ponto de equivalência.

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11.1 Indicadores Mistos

A mudança de coloração de alguns indicadores de pH não é facilmente observável, principalmente com luz artificial.

Em certos casos é possível obter uma mudança de coloração mais nítida por meio da adição de um corante orgânico ao indicador.

Essas misturas são chamadas de indicadores mistos

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11.2 Indicador Universal

Alguns dos indicadores podem ser misturados para formar o denominado “indicador universal”, capaz de indicar, num só teste, o pH aproximado

de uma solução.

Para prepará-lo, basta misturar:

- 15 mL de sol. 0,1% de Alaranjado de Metila - 05 mL de sol. 0,1% de Vermelho Metila

- 20 mL de sol. 0,1% de Azul de Bromotimol - 20 mL de sol. 0,1% de Fenolftaleína - 20 mL de sol. 0,1% de Timolftaleina

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TABELA 5 - Coloração por faixas de pH do indicador universal

COR pH

Róseo 1,0

Vermelho-alaranjado 3,0

Alaranjado 4,0

Amarelo-alaranjado 5,0

amarelo-limão 6,0

Verde 7,0

verde-azulado 8,0

azul-esverdeado 9,0

Violeta 10,0

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O erro de titulação depende em alto grau da qualidade visual do analista, pois este deve estar apto para detectar o primeiro indício de mudança de cor.

O bromocresol verde em solução abaixo de pH 3,8 apresenta cor amarela e acima de pH 5,4 sua cor é azul.

No intervalo entre pH 3,8 e 5,4, as duas formas do indicador coexistem e a cor observada é verde.

Exige-se muita perícia para se distinguir a primeira tonalidade de azul puro.

12. Erros e escolha do(s) indicador(es) mais adequado(s) em volumetria de neutralização