INTRODUÇÃO

Nessas práticas utilizaremos a propriedade de uma substância reagir quimicamente

com outra através de uma transferência de elétrons, a espécie que “doa” elétrons é chamada

redutora e a que os recebe é chamada oxidante, assim uma espécie oxidante ou redutora pode

ser determinada volumetricamente pela sua capacidade de reagir com outra substância de

propriedade oposta, a essa técnica chamamos de titulação redox.

Soluções de permanganato de potássio são frequentemente usadas em titulações

redox, pois são fortemente oxidantes e dispensam o uso de indicadores para titulações em

meio ácido. A tendência de redução do permanganato varia de acordo com a acidez do meio

reacional. Em meio ácido a redução do permanganato evolui para o íon manganoso, em meio

neutro a dióxido de manganês e em meio básico a manganato.

O permanganato em solução diluída é rósea e o íon manganoso, produto da redução

do permanganato, é incolor. Assim, quando o permanganato e íon manganoso estão

dissolvidos, a solução resultante será rósea, mesmo a baixas concentrações de permanganato.

Essa propriedade faz do permanganato um auto-indicador para titulações. De forma genérica a

redução do permanganato acidificado pode ser escrita como:

MnO4- + 5 e- + 8 H+=> Mn2+ + 4 H2O

O uso de permanganato em titulações redox ou permanganimetria é limitado pela

instabilidade das soluções de permanganato, que tendem a reduzir-se. Esta redução é

catalisada pelo calor, ácidos, bases, luz, dióxido de manganês e íon manganoso. A

inconveniente redução pode ser contornada pela padronização. A padronização do

permanganato é comumente feita através da titulação redox com o padrão primário oxalato

de sódio. A oxidação do ácido oxálico com permanganato em meio ácido segue a equação:

2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6 H+ => 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O

Esta reação é inicialmente lenta, mas a temperaturas moderadamente altas e em

presença do catalisador íon manganoso a velocidade torna-se aplicável a uma titulação. Para

tal adiciona-se uma porção de permanganato ao oxalato diluído em ácido sulfúrico e aquece-

se a mistura a uma temperatura de cerca de 60º C, na qual o permanganato reage com o

oxalato formando o sulfato manganoso.

A concentração de peróxido de hidrogênio em uma solução de água oxigenada pode

ser determinada permanganimetricamente usando amostras diluídas de água oxigenada

acidificadas com ácido sulfúrico. O peróxido de hidrogênio é uma substância oxidante, mas é

oxidado pelo permanganato á oxigênio e água conforme a equação química:

2 MnO4- + 5 H2O2 + 6 H+ => Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O

Assim, a concentração do peróxido de hidrogênio em uma amostra pode ser

determinada titulando-a com uma solução padronizada de permanganato potássio. A

concentração de soluções de água oxigenada é expressa comercialmente em volumes que é o

volume de oxigênio medido nas CNTP produzido pela decomposição do peróxido por unidade

de volume de solução segundo a equação química:

2 H2O2 => 5 H2O + O2

Assim, por exemplo, uma amostra de água oxigenada a 10 volumes conteria

aproximadamente 0,09 mols por litro de solução ou 3 % de massa de peróxido de hidrogênio

por volume de solução.

Informações toxicológicas:

Oxalato de sódio: Irritante para pele, olhos e aparelho respiratório.

Ácido sulfúrico: Corrosivo, dessecante, e irritante para pele, aparelho e sistema

respiratório.

Permanganato de potássio: Oxidante, irritante para pele, olhos e aparelho

respiratório, incompatível com matéria orgânica.

Água oxigenada a 10 volumes: Levemente irritante.

OBJETIVOS

Padronizar uma solução de permanganato de potássio, para exemplificar a sua atuação

como agente oxidante.

Determinar a concentração de peróxido de hidrogênio em uma amostra para

exemplificar a aplicação da volumetria redox.

PARTE EXPERIMENTAL

MATERIAL UTILIZADO

VIDRARIA

Béqueres: 7 de 600 mL, 2 de 100mL e 2 de 150mL; Bureta: 50 mL e 25 mL; Pipeta volumétrica de 10mL; 4 Erlenmeyers de 250mL Duas provetas de 100 mL.

APARELHOS

Termômetro; Balança Celtac modelo FA2104N; Placa de aquecimento da marca Fisaton; Bagueta; Tela de amianto.

REAGENTES (quantidades aproximadas)

320 mL de ácido sulfúrico 10% 300 mL de permanganato de potássio 700 mL de água destilada 0,85g de oxalato de sódio 30 mL de água oxigenada a 10 volumes

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. PADRONIZAÇÃO DO PERMANGANATO DE POTÁSSIO

Inicialmente pesou-se sobre um pedaço de papel três porções de oxalato de sódio

dessecado de aproximadamente 0,3 gramas cada, sendo que cada uma foi transferida para

béqueres de 600 mL enumerados de um a três e o papel após cada transferência foi pesado

para termos a massa de oxalato pela diferença das massas do papel com o oxalato e a massa

do papel após a transferência.

A cada béquer foi adicionado 80 mL de ácido sulfúrico a 10 % e a mistura foi agitada

magneticamente com a bagueta até a completa dissolução do oxalato de sódio. Adicionou-se

água destilada à marca dos 200 mL no béquer.

À solução de oxalato foi livrado por uma bureta aproximadamente 35 mL da solução

de permanganato a ser padronizada sob agitação constante e a mistura foi aquecida na placa

de aquecimento, mantendo-se a agitação, até os 60°C, quando o aquecimento foi desligado e

o béquer posto sobre uma tela de amianto. A titulação com permanganato transcorreu até o

surgimento de uma coloração rósea persistente no béquer indicando o ponto final da

titulação.

O branco analítico foi feito titulando com permanganato uma solução de 80 mL de

ácido sulfúrico diluído com água destilada à marca de 200 mL num béquer.

2. DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE H2O2 EM AMOSTRA FARMACÊUTICA

Com uma pipeta tomou-se a alíquota de 10 mL de amostra de água oxigenada contida

em um béquer, transferiu-se essa alíquota para um balão volumétrico de 100 mL e completou-

se com água destilada até os 100 mL. O balão foi agitado para assegurar a homogeneidade da

solução.

Transferiu-se para três erlenmeyers de 250 mL enumerados, 10 mL da solução contida

no balão e em cada um adicionou-se 20 mL de ácido sulfúrico 1:5 e titulou-se com a solução

padrão de permanganato de potássio livrado de um bureta de 25 mL.

O branco analítico foi realizado titulando com a solução padrão de permanganato de

potássio 20 mL de ácido sulfúrico.

Fluxograma 1: Padronização do KMnO4 Fluxograma 2: Titilulação do H2O2

RESULTADOS E DISCUSSÃO

1. PADRONIZAÇÃO DO PERMANGANATO DE POTÁSSIO

A padronização da solução de permanganato foi necessária devido à instabilidade desse reagente, que se não for padronizado introduz erros nos cálculos quantitativos. Essa padronização embasou-se na propriedade da solução reagir com certa massa de oxalato de potássio, rigorosamente pesado, e, a partir desta reação, poder ser calculado a concentração do permanganato.

No ponto final da titulação podemos considerar que o número de mols do permanganato de potássio tem uma relação estequiométrica com o número de mols do biftalato de sódio, conforme a reação abaixo:

2MnO4 \ + 5H2C2O4 + 6H+ 2Mn+2 + 10CO2 + 8H2O

Sabendo-se que o número de mols do MnO4 \ corresponde ao número de mol do

KMnO4 e o número de mols do H2C2O4 corresponde ao número de mol do Na2C2O4, podemos estabelecer a mesma relação estequiométrica entre eles, como indicado pela regra de três abaixo:

2 mol de nKMnO4 5 mol de nNa2C2O4

Na2C2O

4

Agitar solução

Titular com a solução de KMnO4

Pesagem de aproximadamente 0,3g

Transferência para um béquer

H2O até completar 200mL

Pesagem do papel de com o resíduo

Aquecer entre 55 e 60°C

H2SO4 = 80mL

KMnO4 = 35mL

3 vezes

H2O2

Pipetar 10mL da solução para o balão volumétrico H2O = até completar 100mL

Agitar solução

Pipetar 10mL para um erlenmeyer H2SO4 =

20mLTitular com a solução de KMnO4

padronizada

3 vezes

nKMnO4 nNa2C2O4

nKMnO4 = 2. nNa2C2O4

5

A partir desta relação encontrada podemos arrumar a equação, de acordo com os dados que temos, para obter a concentração do KMnO4 em mol/L.

[KMnO4] = 0,4 . mNa2C2O4

(VKMnO4 \ Vbranco).MMNa2C2O4

BÉQUER 1

[KMnO4] = 0,4 . 0,2722 = 0,01927 mol/L (0,04218 – 0,00002).133,9985

BÉQUER 2

[KMnO4] = 0,4 . 0,3006 = 0,01930 mol/L (0,04650 – 0,00002).133,9985

BÉQUER 3

[KMnO4] = 0,4 . 0,2761 = 0,01932 mol/L (0,04269 – 0,00002).133,9985

Média das Concentrações

[KMnO4] = 0,01927 + 0,01930 + 0,01932 = 0,01930 mol/L 3

Cálculo do Desvio Padrão

Cálculo do Coeficiente de Variação

CV = s . 100% = 0,0000022 . 100 = 0,12% x 0,01930

Cálculo do Intervalo de Confiança

IC = x + t.s

t (95%) = 4,3

IC = 0,01930 + 4,3 . 0,000022 = 0,019298 + 0,000055

TABELA 1: PADRONIZAÇÃO DO PERMANGANATO DE POTÁSSIO

Nº do Erlenmeyer

Papel + Na2C2O4

(g)

Papel + resíduo (g)

Massa de KHC8H4O4 (g)

Vf do KMnO4 (mL)

Concentração mol KMnO4/L

1 0,7213 0,4491 0,2722 42,18 0,019272 0,6951 0,3945 0,3006 46,50 0,01931

3 0,6708 0,3947 0,2761 42,69 0,01932

Branco analítico 0,02

MKMnO4 + s 0,019298 + 0,000022CV (%) 0,12

IC (a 95%) 0,019298 + 0,000055

O desvio padrão foi pequeno e acarretou em um bom coeficiente de variação. Isso indica que as medidas foram muito precisas. O intervalo de confiança foi também muito pequeno.

2. DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE H2O2 EM AMOSTRA FARMACÊUTICA

A dosagem de peróxido de hidrogênio em água oxigenada farmacêutica com uma solução anteriormente padronizada de permanganato baseia-se na oxidação do peróxido pelo permanganato em meio ácido essa reação é de estequiometria conhecida assim concentração pode ser determinada por titulação.

No ponto final da titulação podemos considerar que o número de mols do permanganato de potássio (que é o mesmo que o do íon permanganato) tem uma relação estequiométrica com o número de mols do peróxido de hidrogênio, conforme a reação abaixo:

2 MnO4- + 5 H2O2 + 6 H+ => Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O

2 mol de nKMnO4 5 mol de nH2O2

nKMnO4 nH2O2

nH2O2 = 5. nKMnO4 2

Com esta relação encontrada podemos encontrar a massa de H2O2 no erlenmeyer e, a partir desta, encontrar a %(m/v) na solução de H2O2 .

m H2O2 = 2,5 . (VKMnO4 \ Vbranco). [KMnO4] MMH2O2

m H2O2 = 2,5 . (VKMnO4 \ Vbranco). [KMnO4] . MMH2O2

%(m/V) = m . 100 . FD V(mL)

Para calcular a concentração em mol/L da água oxigenada, podemos usar a relação:

[H2O2] = m H2O2

Vamostra .MM H2O2

ERLENMEYER 1

m H2O2 = 2,5 . (0,01817 \ 0,00002). 0,01929. 34,015 = 0,02978

%(m/V) = 0,02978/10-2 = 2,978%

[H2O2] = 0,02978 = 0,08756 mol/L 34,015 . 10-2

ERLENMEYER 2

m H2O2 = 2,5 . (0,01760 \ 0,00002). 0,01929. 34,015 = 0,02885

%(m/V) = 0,02885/10-2 = 2,885%

[H2O2] = 0,02885 = 0,08501 mol/L 34,015 . 10-2

ERLENMEYER 3

m H2O2 = 2,5 . (0,01764 \ 0,00002). 0,01929. 34,015 = 0,02892

%(m/V) = 0,02892/10-2 = 2,892%

[H2O2] = 0,02892 = 0,08501 mol/L 34,015 . 10-2

Média das Concentrações

%(m/V) = 2,978 + 2,885 + 2,892 = 2,918 mol/L 3

Cálculo do Desvio Padrão

Cálculo do Coeficiente de Variação

CV = s . 100% = 0,052 . 100 = 1,8% x 2,918

Cálculo do Intervalo de Confiança

IC = x + t.s

t (95%) = 4,3

IC = 2,918 + 4,3 . 0,052 = 2,918 + 0,130

TABELA 2: DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE H2O2 EM AMOSTRA FARMACÊUTICA

Nº do Erlenmeyer

Vf do KMnO4

(mL)[H2O2] no

erlenmeyerConcentração de H2O2

na amostra (%)1 18,17 0,08756 2,9782 17,60 0,08481 2,8853 17,64 0,08501 2,892

Branco analítico 0,02 %H2O2 2,918 + 0,052CV (%) 1,80%

IC (a 95%) 2,918 + 0,130

O desvio padrão e o CV obtidos para essa segunda parte do experimento também foram baixos, indicando a precisão dos resultados.

DESVIO RELATIVO

Os resultados obtidos devem ser comparados com o valor indicado na embalagem da água oxigenada utilizada, da marca LBS, que era de 10 volumes. Como mostrado na introdução, uma concentração de 10 volumes de peróxido de hidrogênio corresponde a 3% em porcentagem massa-volume. Portanto temos:

∆%(m/V) = 3 \ 2,918 = 2,7% 3

O desvio relativo foi baixo, porém significativo. Os possíveis motivos para este erro foram: erro de leitura dos diversos aparelhos volumétricos (como pipeta, bureta, balão volumétrico, béquer e proveta), principalmente a leitura do permanganato, por ter uma coloração intensa; erro na leitura do termômetro; perda de reagente durante a manipulação, como o oxalato de sódio; erro na pesagem; decomposição do permanganato e do peróxido de hidrogênio; utilização de uma solução de permanganato de sódio diferente na padronização e na prática com água oxigenada; o erro intrínseco da titulação, já que o ponto final não é igual ao ponto de equivalência.

O valor obtido na experiência foi inferior ao da embalagem. Isso era esperado, já que a embalagem já permaneceu por muito tempo aberta e na presença de luz, o que provavelmente ocasionou a decomposição de parte do peróxido de hidrogênio, diminuindo sua concentração.

CONCLUSÃO

Nesses experimentos usamos titulações redox para padronizar uma solução de permanganato de potássio e determinar a concentração de peróxido de hidrogênio em uma amostra de água oxigenada farmacêutica. Esse tipo de reação é muito útil para determinar um analito que reage com um padrão oxi-redox como o permanganato sob lei estequiométrica conhecida.

Na primeira etapa do experimento, foi obtida a concentração de 0,01930 + 0,000055 moL/L de KMnO4, com desvio padrão de 0,000022 mol/L e CV de 0,12%. Considerando o pequeno CV, os resultados foram bastante precisos. Na segunda etapa do experimento, foi encontrada a concentração do peróxido de hidrogênio na amostra de 2,918 + 0,130 %(m/V), com um desvio padrão de 0,052mol/L e CV de 1,80%. Baseado no CV, percebemos que os resultados foram precisos.

O desvio relativo entre a concentração de peróxido de hidrogênio encontrada no experimento e a concentração nominal da amostra foi de 2,7%. Este valor é aceitável devido sua magnitude, a qual indica que os resultados tiveram um bom nível de exatidão mesmo com a instabilidade dos reagentes e os erros experimentais.

BIBLIOGRAFIA

Harris,D.C., “Análise Química Quantitativa”, 6º ed., LTC editora, Rio de janeiro, 2003

Skoog, D.A., West,D.M., Holler,F.J.,CRouch,S.R., “Fundamentos de Química Analítica”, 8ªEd., editora Thomson, 2007