UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

QUÍMICA ANALÍTICA II (QMC149)

PROFESSOR EDSON MULLER

DETERMINAÇÃO ESPECTROFOTOMÉTRICA DO pKa DE UM INDICADOR

Jardel da Costa Garcia

Engenharia Química

Matrícula: 2910612

Turma: 11

SANTA MARIA, 06 DE SETEMBRO DE 2011

1 - Objetivos

Determinar o pKa do indicador azul de bromotimol, por espectrofotometria na

região do visível. A verificação do pKa será feita utilizando o método gráfico

absorbância vs pH.

2 - Materiais

i) Cubetas;

ii) Espectrofotômetro;

iii) Balões Volumétricos de 25 mL;

iv) Soluções de azul de bromotimol, ácido clorídrico, fosfato de sódio dibásico,

fosfato de potássio monobásico e hidróxido de sódio;

3 - Resultados

Em função de suas cores, a constante de dissociação dos indicadores pode ser

estudada utilizando-se um espectrofotômetro na região da luz visível. A teoria

baseia-se no fato de que um feixe de luz de intensidade inicial ao atravessar

uma solução líquida pode ser absorvido em parte por uma substância, de tal

modo que sua intensidade transmitida será . A variação da intensidade é

função da natureza da solução e depende do coeficiente de absortividade

molar , do caminho ótico e da concentração da solução . A relação

entre e é dada pela equação de Beer.

Para a dissociação de um indicador as concentrações das espécies presentes

podem ser relacionadas com a absorbância através das relações:

.

Substituindo a relação acima em [

], se obterá:

[

]

Conhecendo a absorbância a vários pH’s pode se determinar o valor do pKa e

do K.

3.1 - Obtenção do espectro de absorção do Azul de Bromotimol em pH

ácido, neutro e alcalino.

Para se atingir o objetivo principal do experimento, é necessário realizar um

espectro de absorção para o azul de bromotimol em uma solução ácida, básica

e neutra utilizando comprimentos de onda de de .

Indicador na forma ácida : em um balão de 25 mL se coloca 1 mL de solução

0,1% de azul de bromotimol, 12 gotas de solução 4 mol/L de HCl e se completa

o volume com água deionizada. Utilizando um pHmetro a solução apresentava

e coloração alaranjada.

Indicador em pH neutro em balão de 25 mL se coloca 1 mL de solução 0,1% de

azul de bromotimol, 5 mL de fosfato de sódio dibásico 0,1 mol/L e 5 mL de

solução de fosfato de potássio monobásico 0,1 mol/L M completando o volume

com água desionizada. Utilizando um pHmetro a solução apresentava

e coloração verde.

Indicador na forma básica: em balão de 25 mL, se coloca 1 mL de solução

0,1% de azul de bromotimol, 12 gotas de solução de NaOH 4 mol/L e se

completa o volume com água desionizada. O pHmetro indicava que a solução

apresentava e coloração azul.

λ (nm) Solução Ácida Solução Neutra Solução Básica

Absorbância Absorbância Absorbância

400 0,629 0,542 0,383

420 0,76 0,577 0,244

440 0,78 0,543 0,111

460 0,63 0,451 0,104

480 0,443 0,348 0,169

500 0,27 0,27 0,273

520 0,136 0,236 0,424

540 0,062 0,262 0,641

560 0,026 0,335 0,913

580 0,01 0,439 1,211

600 0,003 0,563 1,558

620 0,001 0,608 1,661

640 0 0,431 1,2

660 0 0,182 0,517

3.2 - Construção das curvas A x pH

Para a construção dessa curva, se utilizou os comprimentos de 440 nm e 620

nm, pois foram com estes comprimentos de ondas que se conseguiu obter as

maiores absorbâncias respectivamente para a solução ácida e básica. A partir

deste momento utilizou-se soluções de azul de bromotimol com diferentes pH

que estão representadas na tabela a seguir:

Solução Vol. Indic.

Vol. NaOH

V. HCl Vol. Na2HPO4

Vol. KH2PO4

Absorbância Solução Ácida

Absorbância Solução Básica

n.º 0,10% 4 mol/L 4 mol/L 0,1 mol/L

0,1 mol/L

pH 440 nm 620 nm

1 1 mL - 12 gotas - - 1,5 0,774 0

2 1 mL - - - 5 mL 3,2 0,741 0,006

3 1 mL - - 1 mL 5 mL 5,4 0,722 0,187

4 1 mL - - 5 mL 10 mL 5,9 0,657 0,377

5 1 mL - - 5 mL 5 mL 6,4 0,545 0,609

6 1 mL - - 10 mL 5 mL 6,6 0,408 0,789

7 1 mL - - 5 mL 1 mL 7,1 0,273 1,314

8 1 mL - - 10 mL 1 mL 7,4 0,214 1,401

9 1 mL - - 5 mL - 8 0,135 1,567

10 1 mL 12 gotas - - - 11,5 0,105 1,654

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

400 450 500 550 600 650 700

Ab

sorb

ânci

a

λ (nm)

Solução Ácida

Solução Neutra

Solução Básica

Pela análise do gráfico , e como visto anteriormente o ,

graficamente este valor aproximado do .

4 - Conclusão

Neste experimento foi possível observar outra utilidade do espectrofotômetro,

determinar o pKa de um indicador, neste caso foi o azul de bromotimol. Este

valor encontrado de pKa para o azul de bromotimol foi realizado utilizando o

método gráfico, e se obteve um valor aproximado de . O resultado

obtido não ficou muito próximo do encontrado na literatura

(Fundamentos de Química Analítica – Skoog – 8th).

Resumidamente para encontrar este valor do pKa, se fez uma varredura para

encontrar as absorbâncias máximas tanto para a solução ácida como para a

básica de azul de bromotimol, em seguida se fez varias soluções com

diferentes pH e se mediu a absorbância a fim de se construir o gráfico A vs pH,

para chegar a conclusão de que o valor do pH no ponto de intersecção das

duas curvas é igual ao valor do pKa se seguiu o raciocínio:

.

[

]

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

1 3 5 7 9 11 13

Ab

sorb

ânci

a

pH

λ = 440 nm

λ = 620 nm