Princípios de volumetria

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Princípios de volumetria .
Princípios da Titulometria ( = medida da concentração)
Envolve um plano amplo e poderoso grupo de procedimentos quantitativos baseados na
medida da quantidade de um reagente de concentração conhecida que é consumida pelo
analito = quantidade de um reagente que reagiu com uma espécie de interesse.
➔ Titulometria volumétrica: envolve a medida do volume de uma solução de
concentração conhecida necessária para reagir completamente com o analito.
◆ volume de um reagente padrão é a quantidade medida
➔ Titulometria gravimétrica: difere da titulometria volumétrica unicamente em relação
ao fato de que a massa do reagente é medida em vez do seu volume.
Conceitos
❖ Titulação - refere-se a um processo no qual o reagente padrão é adicionado
lentamente à solução de um analito até que a reação entre os dois seja julgada
completa.
solução padrão = reagente padrão = titulante → reagente de concentração conhecida que é
usado para se fazer uma análise volumétrica
❖ Ponto de equivalência - é um ponto teórico alcançado quando a quantidade de
titulante adicionado é quimicamente equivalente (não há excessos) à quantidade
de analito na amostra.
*nem sempre equivalente é 1 de analito = 1 de reagente
➢ no entanto, não se pode determinar o ponto de equivalência de uma titulação
experimentalmente.
➢ apenas estima-se sua posição pela observação de algumas variações
físicas associadas com a condição de equivalência → essa alteração é
chamada ponto final da titulação.
❖ Ponto final - quando se interrompe a reação ao perceber a alteração física
qualquer diferença de massa ou volume entre o ponto de equivalência e o ponto final deve
ser pequena → erro de titulação.
o erro de titulação (Et) é dado por:
x 100𝐸𝑡 = 𝑉𝑝𝑓 − 𝑉𝑝𝑒
● Vpf - volume real de reagente requerido para alcançar o ponto final.
● Vpe - volume teórico para alcançar o ponto de equivalência.
● multiplica por 100 = valor em percentual
O volume, ou massa, de reagente necessário para completar a titulação é determinado pela
diferença entre as leituras inicial e final.
*pH de um ácido forte = [concentração do ácido];
*pH no ponto estequiométrico de um sal de ácido forte e base forte (NaCl) = 7
- ao passar do ponto estequiométrico → excesso de reagente (base forte) = pH >7
Indicadores são adicionados à solução de analito para produzir uma alteração física
visível (o ponto final) próximo ao ponto de equivalência.
● as grandes alterações na concentração relativa ao analito ou ao titulante ocorrem na
região do ponto de equivalência.
● alterações típicas: aparecimento ou desaparecimento de uma cor, uma alteração na
cor ou aparecimento e desaparecimento de turbidez.
Fenolftaleína indicador (ácido/base) muito utilizado - espécie química que muda de cor a
depender do valor do pH do meio → muda de incolor para rosa
● possui pH entre 8,2 e 10,0
● muito utilizada na titulação de ácido/base forte
○ o ponto teórico de equivalência de ácido/base forte ocorre quando a reação
alcança o pH 7
● como a fenolftaleína pode ser utilizada como indicador nesse tipo de reação? quem
vai sinalizar vai ser o menor erro possível
Padrão primário e soluções padrão
❖ Padrão primário: composto altamente purificado (ultrapuro) que serve como material
de referência em métodos titulométricos
➢ dessa forma, pode ser preparada uma solução de concentração exatamente
conhecida (solução padrão) pela dissolução de uma quantidade exatamente
pesada para um volume conhecido.
➢ A precisão do método é dependente das propriedades desse composto.
*o reagente precisa ser uma referência em que se conhece a concentração com exatidão
*necessário que ao se analisar determinada quantidade para preparar uma solução, seja
exatamente a que se mediu e se mantenha do mesmo jeito
Requisitos:
(a) alta pureza;
(b) estabilidade à atmosfera;
- não reagir a compostos comuns na atmosfera (O₂, CO₂ (dióxido de
carbono), vapor d’água)
(c) ausência de água de hidratação para que a composição do sólido não se
altere com as variações na umidade;
- com água de hidratação, ao secar o reagente, ela pode sair, alterando
a massa molar do composto
(d) baixo custo
(e) solubilidade razoável no meio de titulação
(f) massa molar razoavelmente grande para que o erro relativo com a pesagem
do padrão seja minimizado
- quanto maior for a massa molar = maior é a massa equivalente a
1mol/L ou frações deste mol (ex.: milimol (mml) = 0,001 mol)
- em titulação de trabalha com ml e mml
→𝑀 = 𝑛 (𝑚𝑜𝑙 𝑜𝑢 𝑚𝑚𝑜𝑙)𝑉𝑠 (𝐿 𝑜𝑢 𝑚𝑙) 𝑀 =
𝑚 (𝑔)
𝑀𝑀 (𝑔/𝑚𝑜𝑙)
M = concentração da quantidade de matéria (mol/L)
n = quantidade de matéria (mol)
m = massa (g)
MM = massa molar (g/mol)
Vs = volume da solução
*volume em ml para transformar em L = divide por 1000
*se estiver pesando 1 e o erro inerente for 0,1 = erro de 10%
se estiver pesando 10 e o erro inerente for 0,1 = erro de 0,1%
➔ ex.: Biftalato de potássio (KHP) - KHC₈H₄O₄ ou C8H5KO4
◆ hidrogenoftalato de potássio
◆ padrão primário
◆ alta pureza
◆ estável
◆ não oxida
◆ não reage com a atmosfera
● Hidróxido de sódio (NaOH)
○ não é padrão primário:
■ é higroscópico
■ não é estável à atmosfera pois absorve umidade e reage com CO₂
○ de laboratório é em pastilha;
○ ao ser exposto em contato com o ar (úmido, gotículas d’água), derrete →
extremamente higroscópico (absorve umidade com muita facilidade);
■ então a massa pesada é de NaOH + H₂O
○ é uma base
■ o ar possui CO₂ (gás ácido) e ao reagir com o NaOH, gera carbonato
de sódio (Na₂CO₃) = acaba a pureza
● Não é possível preparar uma solução padrão a partir de ácidos concentrados
(fortes): ác. clorídrico; ác. sulfúrico; ác. nítrico.
○ Ácido clorídrico (HCl)
■ não é líquido, é um gás
■ tem alta solubilidade em água
■ ao borbulhar, se tem uma solução saturada
■ por ser volátil, ao abrir o frasco, já não garante que ali possui 36%
No entanto, poucos compostos preenchem ou mesmo aproximam-se desses critérios, e
somente um número limitado de substâncias padrão primário está disponível
comercialmente.
Como consequência, os compostos menos puros são, às vezes, utilizados no lugar de um
padrão primário → padrão secundário.
❖ Padrão secundário: é um composto cuja pureza pode ser estabelecida por análise
química e que serve como material de referência para os métodos titulométricos de
análise.
Sendo assim, é possível padronizar esses compostos secundários para utilização na
titulometria.
❖ Padronização: uma solução de padrão primário é utilizada para padronizar uma
solução de padrão secundário.
➢ em uma padronização, a concentração de uma solução volumétrica é
determinada pela sua titulação contra uma quantidade cuidadosamente
medida de um padrão primário ou secundário ou um volume exatamente
conhecido de outra solução padrão.
➢ ácido clorídrico (HCl) padronizado com carbonato de sódio (K2CO3)
➢ hidróxido de sódio (NaOH) padronizado com biftalato de potássio (KHP)
❖ Solução padrão: desempenham um papel central nos métodos titulométricos de
análise e devem ser:
1. ser suficientemente estável para que seja necessário determinar sua
concentração apenas uma vez;
2. reagir rapidamente com o analito para que o tempo requerido entre as
adições de titulante seja mínimo;
3. reagir de forma mais ou menos completa com o analito para que o ponto final
possa ser obtido satisfatoriamente;
● nem toda reação é completa, já que muitas possuem o processo
inverso
● Ácido fosfórico H3PO4
○ presente na coca-cola
○ em idosos e crianças - descalcifica os ossos
○ poliprótico
○ não reage completamente com a base; há reação inversa
4. sofrer uma reação seletiva com o analito que possa ser descrita por uma
reação balanceada.
*o hidróxido de sódio reagente sólido não é um padrão primário, no entanto, a solução, se
atender aos requisitos acima, pode ser uma solução padrão.
A exatidão de um método titulométrico não pode ser melhor que aquela da concentração da
solução padrão utilizada na titulação. A padronização é um método empregado para
estabelecer a concentração dessas soluções.
Titulação diretae titulação de retorno
❖ Titulação direta: o titulante é adicionado ao titulado até que a reação esteja
completa.
➢ reagente adicionado ao analito até que a reação seja considerada completa.
❖ Titulação de retorno: um excesso conhecido de um reagente padrão é adicionado à
amostra; em seguida, um segundo reagente padrão é usado para titular o excesso
do primeiro reagente.
➢ reagente adicionado ao analito até que passe do ponto estequiométrico/final
e depois titula o excesso do reagente
➢ ex.: titular vinagre para determinar o teor de ácido acético
1. solução padrão de hidróxido de sódio e titular com fenolftaleína até o
ponto final → determina o teor de ácido acético no vinagre
2. com uma alíquota de vinagre (amostra) acrescenta hidróxido de sódio
até que o hidróxido esteja em excesso (passa do ponto final) e depois
titula com ácido clorídrico.
- o hidróxido de sódio é padronizado com biftalato de potássio;
suponha-se que não tem biftalato no momento, mas tem a solução de
ácido clorídrico padrão