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Titulação Condutométrica Alunas: Bianca Carvalho dos Santos | DRE: 117048507 Carla Caroline Machado de Oliveira | DRE: 114143641 Danielle de Jesus Miranda Carvalho | DRE: 115054146 Professores: José Alberto Bonapace | bona@iq.ufrj.br Oswaldo Esteves Barcia | barcia@metalmat.ufrj.br Disciplina: Físico Química Experimental I (IQF357) Rio de Janeiro, 30 de agosto de 2021 mailto:bona@iq.ufrj.br mailto:barcia@metalmat.ufrj.br 1. Introdução A condutometria se baseia em medições de condutância das soluções iônicas. Essa condutância é o resultado da soma da contribuição individual de cada íon presente na solução e se dá através da migração de íons positivos e negativos com a aplicação de um campo eletrostático. É dependente do número de íons presentes, assim como as suas cargas e mobilidades. A condutometria abrange duas técnicas analíticas: a condutometria direta e a titulação condutométrica. Neste experimento, estudaremos a titulação condutométrica, técnica na qual se acompanha a variação da condutância no curso da titulação. O aumento ou o decréscimo da condutância são relacionados às variações de concentração das espécies iônicas que participam da reação envolvida. Uma série de medidas da condutância, antes e depois do ponto de equivalência, assinala o ponto final da titulação como uma descontinuidade na curva de condutância-volume. 2. Objetivo O presente relatório tem por objetivo determinar o ponto de equivalência de uma reação de neutralização de base forte com ácido forte e também por um ácido fraco. Espera- se também calcular a normalidade da base alcalina e do ácido acético. 3. Procedimento Experimental Em um béquer de 250 mL, colocou-se 400 mL de água destilada medida com uma proveta. Em seguida, adicionou-se 10 mL de solução de uma base forte (NaOH), com o volume sendo medido com uma pipeta. O ácido forte (HCl 0,1 M) é colocado em uma bureta. Realizou-se a imersão da célula de condutividade na solução no béquer, agitou-se a solução através de um agitador magnético. Com a adição do titulante de 1 em 1 mL, onde em cada adição mediu-se a condutividade da solução através de um condutivímetro. O mesmo procedimento foi realizado substituindo-se o ácido forte (HCl) por um ácido fraco (CH3COOH). 4. Resultados & Discussões De acordo com os procedimentos experimentais, foram realizadas duas titulações condutométricas, a primeira utilizando um ácido forte (ácido clorídrico) e a segunda utilizando ácido fraco (ácido acético). Foi possível observar que esse tipo de titulação consiste no acompanhamento da variação no curso da titulação e o ponto final é obtido por uma descontinuidade na curva de condutância volume. No entanto, as curvas se diferem de acordo com a dissociação do ácido. • Titulação com ácido clorídrico Foi observado na construção da curva um segmento de reta decrescente e um ascendente, ao linearizar as curvas separadamente obtivemos respectivamente, R2 = 0,9991 e R2 = 0,9999 , o que demonstra um bom resultado. A tabela a seguir mostra os valores medidos disponibilizados para a turma: Tabela 1: Valores disponíveis no material da aula para a titulação de ácido forte com base forte. Gráfico 1: Condutividade vs VHCl 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 5 10 15 20 25 Titulação base forte x ácido forte Volume de HCl (mL) Condutividade do HCl (µS/cm) 0,0 551,7 1,0 520,4 2,0 491,0 3,0 459,3 4,0 429,5 5,0 399,8 6,0 371,5 7,0 343,4 8,0 316,0 9,0 291,3 10,0 302,8 11,0 393,8 12,0 492,3 13,0 585,7 14,0 680,7 15,0 778,9 16,0 867,7 17,0 962,0 18,0 1063,1 19,0 1148,1 20,0 1240,2 Cálculos • Obtenção do volume equivalente de HCl 0,1 N que corresponde ao ponto final da titulação Através do gráfico pode-se também observar que o ponto de equivalência ocorre em alguma valor entre 9 e 10 mL de HCl. Assim, o ponto final foi calculado pela interseção dos segmentos lineares dos dois ramos extrapolados. Igualando as duas equações temos: Gráfico 2: Condutividade vs VHCl -29,124.x + 548,45 = 94,147.x – 638,09 x = 9,62 mL de HCl • Obtenção da normalidade do NaOH No ponto de equivalência, o número de mols de HCl adicionado é igual ao número de mols de NaOH presente na alíquota de 10 mL, de modo que é possível calcular a normalidade do hidróxido de sódio da seguinte forma: 𝐶0 × 𝑉0 = 𝐶1 × 𝑉1 C0 x 10 = 0,1 x9,62 C0= 0,0962 N Logo, a normalidade da solução de NaOH é 0,0962 N. ➢ Titulação com ácido acético Foi observado na construção da curva, um segmento de reta decrescente e uma reta horizontal aproximadamente constante, de acordo com o previsto teoricamente, ao linearizar as curvas obtivemos respectivamente, R2 = 0,9991 e R2 = 0,9713, o que demostra um bom resultado. A tabela a seguir mostra os valores medidos disponibilizados para a turma. y = -29,124x + 548,45 R² = 0,9991 y = 94,147x - 638,09 R² = 0,9999 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 5 10 15 20 25 Titulação base forte x ácido forte Série1 Série2 Linear (Série1) Linear (Série2) Tabela 2: Valores disponíveis no material da aula para a titulação de ácido fraco com base forte. Também foi observado que a interseção das duas retas ocorre no ponto de equivalência Gráfico 3: Condutividade x VHAc Cálculos • Obtenção do volume equivalente de HAc que corresponde ao ponto final da titulação O ponto final é dado pela interseção dos segmentos lineares dos dois ramos extrapolados. Igualando as duas equações obtemos: 0 100 200 300 400 500 600 0 5 10 15 20 25 Titulação base forte x ácido fraco Volume de HAc (mL) Condutividade do HAc (µS/ cm) 0,0 528,4 1,0 490,6 2,0 453,6 3,0 413,7 4,0 377,3 5,0 340,8 6,0 305,1 7,0 265,9 8,0 236,2 9,0 204,0 10,0 198,0 11,0 198,5 12,0 198,4 13,0 198,7 14,0 199,0 15,0 199,3 16,0 199,6 17,0 200,0 18,0 200,4 19,0 200,4 20,0 201,2 Gráfico 4: Condutividade x VHAc -36,371.x + 525,23 = 0,2982.x + 194,94 x = 9,00 mL de HAc • Obtenção da normalidade do HAc a partir do volume e normalidade do NaOH No ponto de equivalência, o número de mols de HAc adicionado é igual ao número de mols de NaOH presente na alíquota de 10 mL, assim é possível calcular a normalidade do ácido acético pela seguinte relação: 𝐶0 × 𝑉0 = 𝐶1 × 𝑉1 0,0962x10 = C1x 9,0 C1 = 0,1068 N Logo, a normalidade da solução de HAc é 0,1068 N. Ao se comparar os gráficos das titulações condutométricas observamos que, na titulação do ácido clorídrico, após o ponto de equivalência o valor de condutividade voltou a subir, enquanto para o ácido acético este valor ficou praticamente constante. Este efeito pode ser explicado pelo fato de que o ácido acético em presença do sal correspondente, o acetato de sódio, forma um tampão, que faz com que a condutividade não varie mais pelo princípio de Le Chatelier, o ácido acético adicionado desloca o equilíbrio aos reagentes. Em relação aos ângulos de inclinação das retas descendentes nas duas titulações observamos que a variação da condutividade é maior para o ácido acético em comparação ao ácido clorídrico. O ácido clorídrico se dissocia em H+ e Cl-, o H+ reage com o OH- formando H2O e restando Cl- em solução. Para condutividade ocorre a substituição dos íons hidroxila pelo cloreto. A condutividade molar à diluição infinita do íon cloreto é 76,3 Ω.cm2.mol-1 e do hidróxido de sódio é 198,3 Ω.cm2.mol-1, o que explica a diminuição na condutividade total y = -36,371x + 525,23 R² = 0,9991 y = 0,2982x + 194,94 R² = 0,9713 0 100 200 300 400 500 600 0 5 10 15 20 25 Titulação base forte x ácido fraco Série1 Série2 Linear (Série1) Linear (Série2) da solução. Para o ácido acético, que se dissocia emH+ e Ac-, esta redução é ainda maior, pois sua condutividade molar à diluição infinita do acetato é 40,9 Ω.cm2.mol-1, reduzindo ainda mais a condutividade total da solução. 5. Conclusão Concluiu-se que a técnica de titulação condutométrica é eficaz para se determinar a normalidade de ácidos e bases, através de variações de concentração das espécies iônicas participantes de uma reação escolhida. 6. Referências Bibliográficas • Material de Aula. Físico Química Experimental I. Professor Oswaldo Barcia.
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