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PROCEDIMENTOS PRÁTICOS QUÍMICA ANALÍTICA GERAL EXPERIMENTAL 2022 2 Informações Gerais Preparação para laboratório • O aluno receberá o cronograma das aulas experimentais • Leia com antecedência o roteiro da aula a ser realizada Instruções para as aulas de laboratório O aluno deverá portar os seguintes materiais obrigatórios para frequentar as aulas práticas: • Avental • Caderno de laboratório • Roteiro do experimento a ser executada no dia As aulas práticas serão desenvolvidas por equipes de até 3 integrantes. Siga o roteiro do experimento, tomando todas as precauções para evitar acidentes, e tente aproveitar o máximo para desenvolver sua técnica e habilidade. AO FINAL DA AULA, DESCARTE EM RECIPIENTE ADEQUADO OS RESÍDUOS E LAVE TODA A VIDRARIA. EM GERAL, A VIDRARIA PODE SER LAVADA COM DETERGENTE E ESCOVA APROPRIADA. CONFIRA O MATERIAL UTILIZADO E RECOLOQUE EM SUAS BANDEJAS. LEMBRE-SE QUE ESTE MATERIAL SERÁ UTILIZADO POR SEU GRUPO AO LONGO DE TODO O SEMESTRE. Cuidados a serem observados no laboratório • Ao chegar ao laboratório lembre-se que este é um local de trabalho onde o cuidado e atenção são requisitos fundamentais para evitar acidentes. • Utilize sempre um avental, de preferência de algodão (os tecidos sintéticos podem grudar na pele, quando inflamados) e de manga comprida (para uma maior proteção). Evite usar shorts, bermudas, saias, sandálias ou chinelos; a pele fica melhor protegida com calças compridas e sapato ou tênis fechado. • Cabelos compridos deverão ser presos, para evitar o risco de se incendiarem quando próximos de um bico de gás. • Faça apenas as experiências indicadas. Caso tenha interesse em outras experiências, consulte o seu professor. EXPERIÊNCIAS NÃO AUTORIZADAS SÃO PROIBIDAS. • Comunique seu professor sobre qualquer acidente, por menor que seja. • Tenha cuidado com os materiais inflamáveis. Qualquer incêndio deve ser combatido imediatamente. Dessa forma, na primeira vez que entrar no laboratório procure se familiarizar com a localização dos extintores de incêndio, chuveiros, etc. 3 • Não jogue produtos ou soluções na pia ou no lixo. Descarte os resíduos conforme os procedimentos indicados pelo professor. • Leia com atenção o rótulo de qualquer frasco antes de usá-lo. Leia duas vezes para ter certeza de que pegou o frasco certo. Anote no Caderno de Laboratório os dados constantes nos rótulos dos reagentes. • Nunca use as espátulas de um frasco em outro para evitar contaminações. • Se um ácido ou outra solução em uso for derramado lave o local imediatamente com bastante água. Chame imediatamente o professor. • Não toque com os dedos os produtos químicos nem prove qualquer droga ou solução. • Não é recomendável tentar sentir o odor de uma substância. Entretanto, desde que o professor assim o permita, traga com as mãos pequenas porções do vapor em sua direção. • Deixe qualquer objeto quente esfriar por bastante tempo. Lembre-se que a aparência do objeto quente ou frio é a mesma. Manuseio de Produtos Químicos 1. Nunca manuseie produtos sem o uso de equipamento de segurança adequado para cada caso. 2. Esteja sempre consciente do procedimento a ser realizado. 3. Comunicar qualquer acidente ou irregularidade ao seu superior. 4. Não pipetar, principalmente, líquidos cáusticos ou venenosos com a boca. Use os aparelhos apropriados. 5. Nunca armazenar produtos químicos em locais impróprios. 6. Não fumar nos locais de estocagem e no manuseio de produtos químicos. 7. Não transportar produtos químicos de maneira insegura, principalmente em recipientes de vidro e entre aglomerações de pessoas. 8. Ler o rótulo antes de abrir a embalagem. 9. Verificar se a substância é realmente aquela desejada. 10. Considerar o perigo de reação entre substâncias químicas e utilizar equipamentos e roupas de proteção apropriadas. 11. Abrir as embalagens em área bem ventilada. 12. Tomar cuidado durante a manipulação e uso de substâncias químicas perigosas, utilizando métodos que reduzam o risco de inalação, ingestão e contato com pele, olhos e roupas. 13. Fechar hermeticamente a embalagem após a utilização. 14. Não comer, beber ou fumar enquanto estiver manuseando substâncias químicas. 4 15. Lavar as mãos e as áreas expostas regularmente. 16. Tratar dos derramamentos utilizando métodos e precauções apropriadas para as substâncias perigosas. O trabalho num laboratório químico só é efetivo quando realizado conscientemente e com compreensão da sua teoria. Além disso, toda atividade experimental requer que o experimentador SEJA CUIDADOSO E ESTEJA ATENTO. Mesmo um experimento aparentemente inofensivo, pode resultar em consequências sérias quando planejado de maneira imprópria. LIMPEZA E AFERIÇÃO DE MATERIAL DE VIDRO VOLUMÉTRICO Todo material de vidro utilizado em análise quantitativa deve estar rigorosamente limpo. Lave o material com água e detergente, enxágue exaustivamente com água de torneira e finalize a lavagem com porções de água destilada (5 a 10 mL). Se ainda for observada a presença de gordura (pequenas gotículas de água nas paredes), ou outro resíduo visualmente perceptível, trate o material com potassa-alcoólica 10%. Muito cuidado no manuseio deste material de limpeza é altamente corrosivo. Utilize a potassa alcoólica somente após o material estar previamente lavado com água e detergente, e escoado ao máximo. Nunca adicionar potassa alcoólica a um recipiente sujo. Jamais pipetar solução de limpeza aspirando com a boca. Após período de contato, retorne completamente a potassa alcoólica para o seu frasco original. Lave o material com água corrente, seguida com água destilada. Materiais volumétricos não devem ser secos em estufa. A secagem da pipeta deve ser feita por sucção a vácuo (trompa d'água). PESAGEM EM BALANÇAS ANALÍTICAS As balanças analíticas são balanças de precisão que permitem a determinação de massas com erro absoluto na ordem de 0,1 mg. Por se tratar de instrumentos delicados e caros, seu manejo envolve a observância dos seguintes cuidados gerais: 1. As mãos do operador devem estar limpas e secas. 2. Durante as pesagens as portas laterais devem ser mantidas fechadas. 3. Destravar e travar (inclusive a meia trava) com movimentos lentos; iniciar as pesagens com destravamento parcial (meia trava). 4. Nunca pegar diretamente com os dedos o objeto que se vai pesar. Conforme o caso, usar uma pinça ou uma tira de papel impermeável. 5. Nunca colocar ou retirar massas do prato sem antes ter travado a balança; retornar os pesos a zero e descarregar imediatamente a balança após a pesagem. 5 6. Para sucessivas pesagens no decorrer de uma análise, usar sempre a mesma balança. 7. O recipiente e/ou a substância pesados devem estar em equilíbrio térmico com o ambiente. Uso da Balança1 1. Coloque o recipiente no centro do prato da balança. 2. Tare 2 o recipiente a receber a amostra. 3. Coloque a amostra no recipiente e meça a massa resultante. Observações: 1. Você pode encontrar mais informações sobre Balanças nas referências bibliográficas (especialmente Baccan et al, Química Analítica Quantitativa Elementar). Leia esse material, principalmente a respeito de balanças eletrônicas, que serão usadas nesta UC. 2. Tarar significa zerar a balança mesmo com um peso colocado em seu prato. A balança eletrônica que você usará no curso faz isso automaticamente, selecionando o botão TARE. 6 AFERIÇÃO DE MATERIAL VOLUMÉTRICO Aferição de balão volumétrico de 100 mL Utilize a balança semi-analítica. Estando o balão limpo evite pegá-lo diretamente com as mãos. Após estar completamente seco, deve-se fechá-lo e sem tocá-lo diretamente com as mãos deve-se pesá-lo. Anota-se a massa. Complete o volume dobalão volumétrico com água destilada até o seu menisco. O balão preenchido deve ser pesado, anota-se a massa e a temperatura da água. O volume do balão é calculado por meio da multiplicação da massa de água obtida pelo fator de conversão tabelado correspondente à temperatura de trabalho. A aferição do material deve ser em triplicata, obtendo um desvio padrão dos volumes corrigidos menor ou igual a 0,08 mL. Aferição de pipeta de 10 mL Utilize a balança analítica. A pipeta previamente limpa deve ser preenchida por aspiração com água destilada e o volume acertado pelo menisco; a extremidade deve ser limpa com papel absorvente. A pipeta deve ser esvaziada controlando-se a vazão cuidadosamente. O volume de água deve ser recolhido em béquer de 100 mL, previamente limpo e pesado em balança analítica. O escoamento da pipeta no béquer deve ser efetuado controlando-se a vazão, considerando um tempo de escoamento de no mínimo: 30 segundos. A quantidade de líquido restante na ponta da mesma não deve ser soprada para o interior do recipiente. Em seguida pesa-se o conjunto béquer + água. A aferição do material deve ser feita em triplicata, obtendo um desvio padrão dos volumes corrigidos menor ou igual a 0,02 mL. Aferição da bureta Utilize a balança analítica. Feita a limpeza como descrito anteriormente, complete o volume da bureta tendo como referência o traço correspondente ao zero. Verifique a ausência de bolhas de ar na região da válvula, na ponta de escoamento da bureta. Se houver bolhas, elimine as mesmas mediante escoamento de líquido. Realinhe o nível na marca de zero. Deixe escoar lentamente a água da bureta num béquer de 100 mL previamente pesado. Faça a primeira medida com escoamento de 20 mL de água destilada, pese o béquer+água. Posteriormente repita o procedimento, fazendo no intervalo de 20 a 40 mL. É recomendável fazer cada medida em triplicada, obtendo um desvio padrão dos volumes corrigidos menor ou igual a 0,02 mL (0-20mL) e 0,03 mL (20-40mL). 7 Tratamento de dados Os volumes de água descritos nas vidrarias serão tratados como “volume aparente” (ou nominal). O volume real é obtido em função da densidade e da variação de temperatura. Os pesos respectivos aos volumes de água medidos são calculados por: Massa de água = (massa do béquer + água) – (massa do béquer) Volume real = massa de água x fator de correção Erro = volume real – volume aparente Volume ocupado por 1,000 g de Água a várias temperaturas (D. Skoog e colaboradores, Fundamentos de Química Analítica, 1ª edição Pioneira Thonsom, 2006) 8 TITULAÇÃO Observações Gerais: • Providencie a limpeza adequada de sua bureta. Quando a bureta não está muito suja, o uso de detergente é suficiente. Em seguida, enxágue com água corrente e, posteriormente, água destilada. Manipule a bureta com cuidado! • Torneiras com êmbolo de vidro esmerilhado devem ser lubrificadas com graxa ou pasta de bureta, que não deve ser colocada em excesso. Desmonte a torneira para lubrificar. • Após a limpeza, lave a bureta com um pequeno volume da solução que será utilizada (inclusive a parte posterior à torneira) e descarte esse volume de lavagem. Verifique se não há vazamento. Nunca inicie uma titulação se a bureta estiver vazando. • Preencha a bureta com a solução que será utilizada, inclusive a parte posterior à torneira. Verifique se não há bolhas. Se houver, remova-as. Acerte o volume no ponto zero pela parte inferior do menisco para soluções transparentes; para soluções fortemente coloridas, considere pela parte superior. • No caso de titulação de soluções, retire uma alíquota da amostra HOMOGENEIZADA usando a PIPETA VOLUMÉTRICA previamente calibrada e transfira para um erlenmeyer. • No caso de titulação de amostra sólida, a massa recomendada deve ser medida em BALANÇA ANALÍTICA, usando um vidro de relógio ou o próprio erlenmeyer. Junte água para dissolução do sólido, quando este já estiver no erlenmeyer. • COLOQUE O INDICADOR quando for recomendado. Em alguns casos é necessário colocar um fundo branco sob o erlenmeyer para facilitar a visualização. • Comece a adição da solução da bureta no erlenmeyer de forma LENTA e contínua. Mantenha o erlenmeyer SOB AGITAÇÃO observando, cuidadosamente, o aspecto do material no erlenmeyer. • Interrompa a adição de solução quando ocorrer a VIRAGEM DO INDICADOR. Este é o PONTO FINAL da titulação. • Anote o VOLUME DO PONTO FINAL com precisão adequada. • Calcule a concentração do analito (na unidade solicitada), seguindo a PROPORÇÃO ESTEQUIOMÉTRICA DA REAÇÃO. Não calcule a média dos dados. Calcule o resultado médio. 9 TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE: DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE HCl E ÁCIDO ACETILSALICÍLICO Preparação e padronização de solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L Prepare 500 mL de uma solução 0,1 mol/L de NaOH e transfira para frasco plástico previamente limpo e seco. O frasco deve ser rotulado com identificação da solução, do grupo, turma, curso e data. Deve-se ressaltar que, como a solução de NaOH será padronizada, os erros relativos à imprecisão volumétrica das vidrarias usadas podem ser, neste caso, desprezados. Proceda à padronização da solução de NaOH com o padrão primário hidrogenoftalato de potássio (biftalato de potássio, KHC8H4O4) já previamente dessecado em estufa a 120C até peso constante. A massa utilizada de hidrogenoftalato de potássio deve ser adequada para um volume gasto de titulante de aproximadamente 20 mL. Transfira para um erlenmeyer de 125 mL e adicione cerca de 25 mL de água. Após dissolução, adicione 3 gotas de solução indicadora de fenolftaleína e titule com a solução de NaOH 0,1 mol/L até aparecimento de coloração rósea clara. Faça o procedimento em triplicata. Determinação da concentração de HCl Pipetar 10 mL do ácido clorídrico e transferir para um balão volumétrico de 100 mL, completar o volume com água e homogeneizar. Retirar uma alíquota de 10 mL desta solução e transferi-la para uma segunda diluição em balão volumétrico de 100 mL, completar o volume com água e homogeneizar. Retirar uma alíquota de 20 mL desta última solução e transferir para erlenmeyer de 250 mL e adicionar 20 mL de água destilada e 4 gotas do indicador ácido-base. Titular com solução de hidróxido de sódio, previamente padronizada, até a viragem do indicador. Com os dados obtidos calcular a concentração de HCl em mol/L. Faça o procedimento em triplicata. Determinação de ácido acetilsalicílico (AAS) em medicamento Pese o comprimido de AAS (adulto). Coloque-o em um gral e triture-o com auxílio de um pistilo. Transfira todo o conteúdo da amostra para o erlenmeyer de 125 mL e adicione 20 mL de etanol. Agite para dissolver. Em seguida, adicione cerca de 10 mL de água destilada e 4 gotas do indicador ácido-base. Titule com solução de hidróxido de sódio, previamente padronizada, até a viragem do indicador. Calcule a massa (em mg) de AAS presente no comprimido. Faça o procedimento em triplicata. 10 Todas as titulações devem ser feitas em triplicata. Quando o resultado de uma replicata for claramente discrepante dos outros dois, uma quarta replicata deve ser feita e o dado discrepante rejeitado. TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE: DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ TOTAL EM VINAGRE (CONDUTOMÉTRICA) Para o dia: TRAZER PAPEL MILIMETRADO A condutância da solução deve ser acompanhada no decorrer da titulação e o ponto final da titulação verificado graficamente (na intersecção dos dois segmentos da reta). O volume do ponto final permite o cálculo da concentração de ácido acético na amostra. Para facilitar a observação dos pontos estequiométricos das titulações, deve-se registrar, durante a titulação, as leituras em um gráfico de condutância corrigida contra volume do titulante. A condutância corrigida é obtida pela multiplicação da condutância pelofator (V+v)/V, onde V é o volume inicial e v é o volume do titulante adicionado. De um modo geral, a titulação pode ser interrompida após se obter 4 ou 5 pontos além do ponto estequiométrico. O aluno deverá trazer o papel milimetrado para a confecção deste gráfico. Esta titulação deve ser feita apenas uma vez. Calibração do condutivímetro Antes de realizar a análise da amostra faça a calibração do condutivímetro, como segue: - Verifique a conexão da célula condutométrica ao condutivímetro; - Ligue o condutivímetro e lave a célula com água destilada; - Mergulhe a célula na solução eletrolítica padrão; - Siga as instruções de calibração do display do equipamento corretamente; - Anote a constante experimental da célula condutométrica; - Verifique a calibração do aparelho até que a leitura corresponda à condutividade da solução padrão (146,9 µS/cm); Preparo de amostra e determinação Pipete 10 mL da amostra para um balão volumétrico de 100 mL e completar com água. Transfira 20 mL desta última solução para um béquer de 250 mL, completando o volume da célula para 100 mL usando água destilada. Introduza no béquer a célula condutométrica e a barra magnética. Titule a amostra com solução de NaOH 0,1 mol/L adicionando-se incrementos idênticos de 0,5 mL do titulante. Meça a condutância da solução após cada adição da solução do titulante. Construir o gráfico de condutância 11 corrigida versus volume do titulante. Calcule a concentração de ácido acético presente na amostra. Este procedimento será realizado apenas uma vez. Cond. Corrigida= Condut. medida x (V+v) /V] Observação: medir o volume inicial DETERMINAÇÃO POTENCIOMÉTRICA DA CONCENTRAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO EM COCA-COLA Para o dia: TRAZER PAPEL MILIMETRADO O teor ácido de muitos alimentos e bebidas contribui significativamente para o seu gosto. Refrigerantes geralmente contêm quantidades variáveis de ácidos diversos, que dão aos refrigerantes seu sabor azedo. Nos produtos de cola, estes ácidos são predominantemente ácido carbônico e ácido fosfórico. O limite máximo permitido pela legislação é de 0,06 g de H3PO4 em 100 mL de refrigerante. Qualquer ácido que tem mais de um próton ionizável é chamado de poliprótico. O ácido fosfórico é um ácido fraco, poliprótico, que sofre as seguintes reações na presença de uma base forte: H3PO4(aq) + NaOH(aq) H2O(l) + NaH2PO4(aq) H2PO4-(aq) + NaOH(aq) H2O(l) + Na2HPO4(aq) HPO42-(aq) + NaOH(aq) H2O(l) + Na3PO4(aq) Reação global: H3PO4(aq) + 3 NaOH(aq) H2O(l) + Na3PO4(aq) Em que: pK1 = 2,12; pK2 = 7,20 e pK3 = 12,3 Neste experimento será realizada uma titulação para determinar a concentração de ácido fosfórico em Coca-Cola. Antes da titulação, o gás carbônico deve ser removido. Calibração do potenciômetro Antes de realizar a análise da amostra faça a calibração do potenciômetro, como segue: - Verifique a conexão de vidro ao potenciômetro; - Ligue o potenciômetro e deixe estabilizar durante 15 minutos; - Lave o eletrodo com água destilada e enxugue-o com papel absorvente (cuidado: membrana sensível); - Siga as instruções de calibração do display do equipamento corretamente; - Introduza o eletrodo na solução tampão de pH=7,0; 12 - Lave novamente o eletrodo e o introduza na solução tampão de pH=4,0; - Anote a porcentagem em relação ao slope do eletrodo; - Efetue a calibração do aparelho até que a leitura corresponda ao pH das soluções tampão. Preparo de amostra e determinação Pipetar 100mL da amostra e transferir para um béquer de 250 mL (onde se encontra uma barra magnética). Introduzir no béquer o eletrodo de vidro previamente calibrado e a barra magnética. Titular a amostra com solução de NaOH padronizada adicionando-se incrementos idênticos de 0,5 mL do titulante. Meça o valor do pH da solução após cada adição do titulante (espere o potenciômetro estabilizar por 10 segundos a cada leitura). Construa o gráfico de pH x volume do titulante, faça o gráfico com a primeira e segunda derivada. Esse procedimento deverá deve ser feito apenas uma vez. ATENÇÃO: TOME CUIDADO COM O BULBO DO ELETRODO, DEVIDO AO MOVIMENTO DA BARRA MAGNÉTICA. NÃO DEIXE A BARRA MAGNÉTICA ENCOSTAR-SE AO BULBO. EXPERIMENTOS QUALITATIVOS: PRECIPITAÇÃO (Cl-, Br- e I-) Parte 1: Estudo comparativo das reações dos ânions com H2SO4 (Obs.: utilize sais na forma de sódio ou potássio) Procedimento: 1. Prepare dois tubos de ensaio com uma pequena quantidade do sal do ânion desejado (obs.: pequena quantidade = ponta de espátula); 2. Adicione em um dos tubos de 3 a 6 gotas de H2SO4 diluído. No outro tubo adicione de 3 a 6 gotas de H2SO4 concentrado. 3. Observe. 4. Aqueça brandamente, e com muito cuidado, os dois tubos de ensaio. 5. Observe. Anote observações em relação à liberação de gás, colorações, cheiro, etc. e preencha as reações na Tabela 1. Em caso de liberação de gás nas etapas 3 (a frio) e/ou 5 (sob aquecimento): 1. Utilize papel indicador para avaliar a natureza do gás gerado. Não se esqueça de umedecer o papel com água antes; 2. Aproxime do gás liberado um bastão de vidro úmido com NH4OH (conc.). Para umedecer o bastão você pode adicionar uma gota da solução desejada na ponta da bagueta. Escreva a reação envolvida. 13 Exemplo: NaCl(s) + H2SO4 X e X + NH4OH (conc.) Tabela 1. Reações dos sais dos ânions com H2SO4 Ânion Reações Cl- KCl + H2SO4 (dil.) KCl + H2SO4 (conc.) Br- KBr + H2SO4 (dil.) KBr + H2SO4 (conc.) I- KI + H2SO4 (dil.) KI + H2SO4 (conc.) Parte 2: Estudo comparativo das reações dos ânions com Ag+ (Obs.: utilize sais na forma de sódio ou potássio em HNO3(dil.)) Procedimento: 1. Prepare uma solução do ânion desejada. Alternativamente, pode-se utilizar uma solução pronta do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione de 3 a 6 gotas de HNO3 (dil.); 3. Adicione de 3 a 6 gotas de AgNO3. Escreva as reações para os ânions (Tabela 2); 4. Divida o precipitado em 4 tubos (tubo 1, tubo 2, tubo 3 e tubo 4); 5. Deixe o tubo 1 descansar exposto a luz (fotólise) e observe; 6. Ao tubo 2 adicione (NH4)2CO3 gota a gota. Aqueça e observe. 7. Ao tubo 3 adicione NH4OH (solução concentrada ou diluída) gota a gota e observe; 14 8. Ao tubo 4 adicione Na2S2O3 gota a gota e observe. (Obs.: ao trabalhar com S2O32-, esteja ciente que este reagente se decompõe facilmente em meio ácido. Adicione o S2O32- e faça a observação imediatamente). 9. Escreva as reações na tabela abaixo. Tabela 2. Reações dos sais dos ânions com AgNO3 Ânion Reação Cl- NaCl + AgNO3 Br- NaBr + AgNO3 I- NaI + AgNO3 Tabela 3. Teste de solubilidade Ânion Reações Cl- Fotólise (precipitado em repouso e exposto a luz): Solubilidade em (NH4)2CO3 (sob aquecimento): Solubilidade em NH4OH (conc.) e Solubilidade em NH4OH (dil.) Solubilidade em Na2S2O3: Br- Fotólise (precipitado em repouso e exposto a luz): Solubilidade em (NH4)2CO3 (sob aquecimento): 15 Solubilidade em NH4OH (conc.) e Solubilidade em NH4OH (dil.) Solubilidade em Na2S2O3: I- Fotólise (precipitado em repouso e exposto a luz): Solubilidade em (NH4)2CO3 (sob aquecimento): Solubilidade em NH4OH (conc.) e Solubilidade em NH4OH (dil.): Solubilidade em Na2S2O3: DETERMINAÇÃO DE CLORETO POR TITULAÇÃO POR PRECIPITAÇÃO Nesse experimento é preciso utilizar água desionizada (Milli-Q)! Padronização de solução de AgNO3 (Método de Mohr) Padronize uma solução de 0,05 mol/L de AgNO3 previamente preparada. Pese em balança analítica cerca de 0,08 g de NaCl e transfira quantitativamente para o erlenmeyer. A seguir, adicione 25 mL de água desionizada e 1 mL (~5 gotas) de solução indicadora de K2CrO4 a 5% (m/v). Titule lentamente, utilizando um fundo branco, com soluçãode AgNO3 sob agitação constante, até que a cor vermelha que se forma por adição de cada gota comece a desaparecer mais lentamente. Isto significa que a maior parte do cloreto precipitou. Continue a adição gota a gota até que ocorra uma fraca, mas distinta mudança de cor. Esta cor levemente marrom-avermelhada deve persistir após agitação rápida. Se o ponto final for ultrapassado aparecerá uma cor marrom-avermelhada forte. Faça o procedimento uma única vez. Para os cálculos considere a média da concentração de todos os grupos da sala. Determine o branco com outro erlenmeyer com a adição de 1 mL do indicador e igual volume de água utilizada anteriormente. Adicione solução titulante até atingir semelhante coloração da titulação anterior. A correção do branco, que não deve exceder 0,1 mL de nitrato de prata, é deduzida do volume de nitrato de prata gasto na 16 titulação. Este branco é realizado devido à presença de cloreto na água utilizada para o preparo do procedimento. Padronização de solução de KSCN (Método de Volhard) Padronize uma solução de 0,05 mol/L de KSCN previamente preparada. Use a solução de nitrato de prata 0,05 mol/L já preparada e padronizada. Transfira com uma pipeta 20 mL de AgNO3 0,05 mol/L em erlenmeyer, adicione 5 mL de ácido nítrico 6 mol/L e 1 mL da solução indicadora de Fe3+. Titule esta solução com KSCN. Produz-se, inicialmente, um precipitado branco leitoso. Cada gota adicionada produz uma turbidez marrom-avermelhada que desaparece rapidamente com agitação. É essencial manter agitação vigorosa durante a titulação para obter resultados corretos. Faça o procedimento uma única vez. Para os cálculos considere a média da concentração de todos os grupos da sala. Determinação de cloreto (Método de Volhard) Transfira uma alíquota de 10 mL de soro para um erlenmeyer. Em seguida, transfira para o mesmo erlenmeyer 20 mL da solução padrão de AgNO3 0,05 mol/L, adicione 5 mL de ácido nítrico 6 mol/L e 1 mL (~5 gotas) da solução indicadora de Fe3+. Titule esta solução com KSCN. Produz-se, inicialmente, um precipitado branco leitoso. Cada gota adicionada produz uma turbidez marrom-avermelhada que desaparece rapidamente com agitação. É essencial manter agitação vigorosa durante a titulação para obter resultados corretos. Faça o procedimento em triplicata. Todas as titulações devem ser feitas em triplicata. Quando o resultado de uma replicata for claramente discrepante dos outros dois, uma quarta replicata deve ser feita e o dado discrepante rejeitado. EXPERIMENTOS QUALITATIVOS: ÓXIDO-REDUÇÃO Parte 1: Comportamento de haletos frente a água de cloro e peróxido de hidrogênio Procedimento: 1. Prepare uma solução do ânion desejada (Br- e I-). Alternativamente, pode-se utilizar uma solução pronta do kit-reagentário (5 gotas); 2. Adicione H2SO4 (dil.) até meio ácido (medir o pH). Agite a solução após a adição de cada gota; 3. Adicione CHCl3 (ca. 2 mL) e agite a solução; 17 4. Adicione água de cloro (ou solução de NaClO) gota a gota até o excesso, agitando a solução. 5. Repita os itens 1 a 3 e adicione H2O2 gota a gota o excesso, agitando a solução. 6. Escreva as equações. 7. Misture Br- (5 gotas) e I- (2 gotas) e faça o ensaio. Tabela 1. Reações de Br- e I- com água de cloro Ânion Reação Br- NaBr + Cl2 Em excesso de Cl2: I- NaI + Cl2 Em excesso de Cl2: Br- e I- Tabela 2. Reações de Br- e I- com H2O2 Ânion Reação Br- NaBr + H2O2 Em excesso de H2O2: I- NaI + H2O2 Em excesso de H2O2: Br- e I- Parte 2: Comportamento de KMnO4 frente ao iodeto e peróxido de hidrogênio Procedimento: 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo permanganato de potássio. A solução pode ser preparada a partir do sal ou pode ser utilizada solução do kit- reagentário (3 a 6 gotas); 2. Condicione o meio, usando H2SO4(dil) e NaOH(dil). Verifique o pH. 3. Adicione gota a gota KI. 4. Repita os itens 1 e 2 e adicione H2O2 gota a gota. Tabela 3. Reações de permanganato com H2O2 e KI. Reação Meio ácido Meio neutro (levemente ácido) Meio básico H2O2 + MnO4- 18 Parte 3: Comportamento de K2Cr2O7 frente ao peróxido de hidrogênio Procedimento: 1. Prepare dois tubos de ensaio com solução contendo dicromato de potássio. A solução pode ser preparada a partir do sal ou pode ser utilizada solução do kit- reagentário (3 a 6 gotas); 2. Condicione o meio, usando H2SO4(dil). Verifique o pH. 3. Em um dos tubos adicione algumas gotas de éter. 4. Adicione gota a gota H2O2. Tabela 4. Reação do H2O2 com dicromato TITULAÇÃO DE ÓXIDO-REDUÇÃO: DETERMINAÇÃO DE H2O2 EM SOLUÇÃO COMERCIAL Preparação e padronização de solução de KMnO4 0,02 mol/L Pese a quantidade necessária de permanganato de potássio e transfira para um béquer. Adicione 300 mL de água, cubra o béquer com vidro de relógio e aqueça a solução, mantendo em ebulição suave por 15 a 30 minutos. Deixe esfriar até temperatura ambiente, filtre e colete a solução em frasco de vidro âmbar limpo. Pese em balança analítica cerca de 0,25g de oxalato de potássio previamente seco diretamente em erlenmeyer e dissolva-o com cerca de 35 mL de água destilada. ATENÇÃO: anote exatamente a massa pesada. Adicione 15 mL de H2SO4 3,0 mol/L e titule a solução com KMnO4 0,02 mol/L. Com bureta adicione 90 a 95% da quantidade necessária de KMnO4, sob agitação lenta. Se necessário, aqueça suavemente o erlenmeyer a 55-60oC para acelerar a reação. Use um fundo branco para que haja contraste, adicionando o KMnO4 até o aparecimento de coloração levemente rósea, I- + MnO4- Reação Meio ácido Meio ácido na presença de éter H2O2 + Cr2O72- 19 persistente por uns 30 segundos, mesmo após o aquecimento suave. Faça o procedimento em triplicata. Análise de H2O2 pelo método visual Transfira uma alíquota de 10,0 mL da solução mãe de peróxido de hidrogênio para balão de 100 mL. Desta solução diluída, transfira 10 mL para um erlenmeyer e adicione aproximadamente 25 mL de água destilada e 25 mL de H2SO4 3,0 mol/L. Titule com solução padronizada de KMnO4 0,02 mol/L até o aparecimento de coloração levemente rósea, persistente por uns 30 segundos. Faça o procedimento em triplicata. Todas as titulações devem ser feitas em triplicata. Quando o resultado de uma replicata for claramente discrepante dos outros dois, uma quarta replicata deve ser feita e o dado discrepante rejeitado. EXPERIMENTOS QUALITATIVOS: ÓXIDO-REDUÇÃO E COMPLEXAÇÃO (ALUMÍNIO, CROMO, COBALTO, FERRO, MANGANÊS E NÍQUEL) Parte 1: Comportamento dos cátions frente à base forte (NaOH) (Obs.: utilize sais na forma de cloreto ou nitrato, e em alguns casos, sulfato – Fe2+). Muitos sais apresentarão hidratados) Procedimento: 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo o cátion de interesse. A solução pode ser preparada a partir de sais na forma descrita acima e, alternativamente, podem ser utilizadas soluções do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione NaOH gota a gota até a precipitação; 3. Adicione excesso de NaOH e observe. Obs.: em alguns casos ocorre a dissolução; Tabela 1. Reações de Fe3+; Fe2+; Cr3+; Al3+; Ni2+; Co2+ e Mn2+ com NaOH Cátion Reação Fe3+ Fe2+ Cr3+ Al3+ 20 Ni2+ Co2+ Mn2+ 4. Adicione aos dois tubos H2O2. 5. Aqueça a solução até eliminar todo o excesso de H2O2. Tome cuidado com a geração dos vapores. 6. Adicione HCl(dil.) em um dos tubos. No outro tubo adicione H2SO4 (dil.). 7. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 2. Teste de solubilidade Cátion Reação Fe3+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Fe2+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Cr3+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Al3+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Ni2+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Co2+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Mn2+ HCl(dil.) H2SO4(dil.). Parte 2: Comportamento dos cátions frente à base fraca (NH4OH) (Obs.: utilize sais na forma de cloreto ou nitrato, e em alguns casos, sulfato – Fe2+). Muitos sais apresentarão hidratados) Procedimento: 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo o cátion de interesse. A solução pode ser preparada a partir de sais na forma descrita acima e, alternativamente, podem ser utilizadas soluções do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 21 2. Adicione NH4OH gota a gota até a precipitação; 3. Adicione excesso de NH4OH e observe. Obs.: em alguns casos ocorre a dissolução. Tabela 3. Reações de Fe3+; Fe2+; Cr3+; Al3+; Ni2+; Co2+ e Mn2+com NH4OH Cátion Reação Fe3+ Fe2+ Cr3+ Al3+ Ni2+ Co2+ Mn2+ 4. Adicione aos dois tubos H2O2. 5. Aqueça a solução até eliminar todo o excesso de H2O2. Tome cuidado com a geração dos vapores. 6. Adicione HCl(dil.) em um dos tubos. No outro tubo adicione H2SO4 (dil.). 7. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 4. Teste de solubilidade Cátion Reação Fe3+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Fe2+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Cr3+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Al3+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Ni2+ HCl(dil.) H2SO4 (dil.). Co2+ HCl(dil.) 22 H2SO4 (dil.). Parte 3: Provas específicas Co2+ (Obs.: utilize sais na forma de cloreto ou nitrato) 1 - Tiocianato de amônio (SCN-) em meio ácido Procedimento: 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo Co2+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de cloreto ou nitrato e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione três gotas de HCl(dil.); 3. Adicione SCN- em excesso; 4. Adicione acetona; 5. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 5. Reação de Co2+ com SCN-- em meio ácido Cátion Reação Co2+ Ni2+ (Obs.: utilize sais na forma de cloreto ou sulfato) 1 -Dimetilglioxima (DMG) Procedimento: 1. Prepare três tubos de ensaio com uma solução contendo Ni2+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de cloreto ou sulfato e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Mantenha o pH da solução entre 5 e 10; 3. Adicione aos três tubos DMG e observe; 4. Adicione ao precipitado do Tubo 1HCl(dil.), ao precipitado do Tubo 2 NH4OH em excesso e ao precipitado do Tubo 3 NaOH em excesso. Tabela 7. Reação de Ni2+ com DMG Cátion Reação Ni2+ 23 Fe3+ (Obs.: utilize sal na forma de cloreto) 1 - Tiocianato de amônio (SCN-) em meio ácido Procedimento: 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo Fe3+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de cloreto e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione três gotas de HCl(dil.); 3. Adicione SCN- em excesso e observe; 4. Adicione uma ponta de espátula de NaF(s); 5. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 8. Reação de Fe3+ com SCN- em meio ácido Cátion Reação Fe3+ 2 - Identificação de Fe3+ e Co2+ em mesma solução Procedimento: 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo Fe3+ e Co2+. A solução pode ser preparada a partir dos sais na forma de cloreto e, alternativamente, podem ser utilizadas soluções do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione três gotas de HCl(dil.); 3. Adicione SCN- em excesso e observe; 4. Adicione uma ponta de espátula de NaF(s) e observe; 5. Adicione acetona e observe. Anote o resultado obtido. 3 - Ferrocianeto de potássio Procedimento: 1. Prepare dois tubos de ensaio com uma solução contendo Fe3+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de cloreto e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione [Fe(CN)6]4-; 3. Observe; 4. Adicione em dos tubos HCl(dil.). No outro tubo adicione NaOH; 5. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 9. Reação de Fe3+ com SCN- em meio ácido Cátion Reação 24 Fe3+ Fe2+ (Obs.: utilize sal na forma de sulfato) 1 - Ferricianeto de potássio Procedimento: 1. Prepare dois tubos de ensaio com uma solução contendo Fe2+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de sulfato e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione [Fe(CN)6]3-; 3. Observe; 4. Adicione em dos tubos HCl(dil.). No outro tubo adicione NaOH; 5. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 10. Reação de Fe2+com SCN- em meio ácido Cátion Reação Fe2+ 2 -Tiocianato de amônio Procedimento: 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo Fe2+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de sulfato e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione SCN-; 3. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 11. Reação de Fe2+com SCN- Cátion Reação Fe2+ Mn2+ (Obs.: utilize sal na forma de cloreto ou sulfato) 1 -Persulfato de amônio ou potássio - (NH4)2S2O8 Procedimento: 25 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo Mn2+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de cloreto ou sulfato e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Acidifique a solução com H2SO4 (dil.). ATENÇÃO: Por que não pode ser utilizado HCl? 3. Aqueça a solução; 4. Observe e anote o resultado obtido. ATENÇÃO: se nada for observado, adicione algumas gotas de AgNO3. A prata agirá como catalisador. Tabela 12. Reação de Mn2+com (NH4)2S2O8 Cátion Reação Mn2+ Cu2+ (Obs.: utilize sal na forma de cloreto ou sulfato) 1 – Iodeto de potássio Procedimento: 1. Prepare um tubo de ensaio com uma solução contendo Cu2+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de cloreto ou sulfato e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione gota-a-gota iodeto de potássio (ou uma ponta de espátula do sólido) 3. Observe. 4. Adicione excesso de tiossulfato de sódio. 5. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 13. Reação de Cu2+ Cátion Reação Cu2+ 2 - Ferrocianeto de potássio Procedimento: 1. Prepare dois tubos de ensaio com uma solução contendo Cu2+. A solução pode ser preparada a partir do sal na forma de cloreto ou sulfato e, alternativamente, pode ser utilizada solução do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione [Fe(CN)6]4-; 3. Observe; 4. Adicione em um dos tubos amônia. No outro tubo adicione NaOH; 26 5. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 14. Reação de Cu2+ Cátion Reação Cu2+ Al3+ (Obs.: utilize sais na forma de cloreto ou nitrato) 1–Fosfato de sódio Procedimento: 1. Prepare dois tubos de ensaio com uma solução contendo o cátion de interesse. A solução pode ser preparada a partir de sais na forma descrita acima e, alternativamente, podem ser utilizadas soluções do kit-reagentário (5 a 10 gotas); 2. Adicione aos dois tubos Na2HPO4 gota a gota até a precipitação; 3. Aqueça a solução brandamente; 4. Adicione HCl(dil.) em dos tubos. No outro tubo adicione ácido acético (HAc) (dil.). 7. Observe e anote o resultado obtido. Tabela 15. Reação de Al3+ Cátion Reação Al3+ TITULAÇÃO DE COMPLEXAÇÃO DETERMINAÇÃO DE CÁLCIO NA CASCA DE OVO E MAGNÉSIO EM LEITE DE MAGNÉSIA Preparação e padronização de solução de EDTA 0,01 mol/L Pese a quantidade necessária do sal sódico de EDTA (Na2H2Y.2H2O) para fazer 250 mL de solução. Inicialmente, adicione cerca de 50 mL de água até dissolução e, depois, complete o volume com água destilada. Pese com exatidão em balança analítica cerca de 0,12 g de carbonato de cálcio, previamente seco, e transfira para um balão volumétrico de 100 mL. Adicione 3 mL de HCl 1,0 mol/L(ou adicione até completa dissolução), homogeneize e complete o volume com água. Transfira 25 mL desta solução para um erlenmeyer e junte 25 mL de água. Neutralize a solução com NaOH 1,0 mol/L e adicione 2 mL de solução tampão NH3/NH4+. Acrescente uma ponta de espátula do indicador Negro de eriocromo T (~2 gotas) e titule com EDTA. Faça o procedimento em triplicata. 27 Determinação de cálcio Separe dos ovos apenas a casca (a clara e a gema devem ser desprezadas). Retire qualquer resíduo orgânico. Lave as cascas cuidadosamente com água e deixe secar ao ar por vários dias em um recipiente tampado ou em estufa a 110 oC por cerca de 1-2 horas. Triture em almofariz até se obter um pó fino. Pese entre 0,03 e 0,04 g do pó triturado da casca de ovo (balança analítica). Transfira para um erlenmeyer e suspenda com aproximadamente 10 mL de H2O. Adicionar 3 mL de HCl 1,0 mol/L e aqueça brandamente até a fervura. Acrescente cerca de 25 mL de água destilada e mantenha sob ebulição até a completa dissolução da amostra. Resfrie, neutralize com solução de NaOH 1,0 mol/L, adicione 7,5 mL de solução tampão amônia (pH 10) e uma ponta de espátula de indicador eriocromo-T. Titule com solução padrão de EDTA 0,01 mol/L até que a cor da solução mude de vermelho para azul puro. Faça a titulação em triplicata. Todas as titulações devem ser feitas em triplicata. Quando o resultado de uma replicata for claramente discrepante dos outros dois, uma quarta replicata deve ser feita e o dado discrepante rejeitado. Determinação de magnésio Agite vigorosamente o frasco de leite de magnésia. Pese imediatamente, com o auxílio de um conta-gotas, não mais que 0,5 g (com exatidão) da amostra em um erlenmeyer de 125 mL. Adicione algumas gotas de HCl concentrado (apenas o necessário para completa dissolução). Adicione 2 mL de solução tampão amônia (pH 10). Coloque uma gota do indicador eriocromo-T. Titular com solução padrão de EDTA 0,01 mol/L até que a cor da solução mude de vinho para azul. Repita o procedimento pelo menos mais duas vezes. A diferença entre as concentrações das duplicatas não deve ultrapassar uma relação de 3:1000. O resultado final deverá ser expresso na relação massa/volume de hidróxido de magnésio no leite de magnésia Dados: d (leite de magnésia) = 2,38 g/mL BIBLIOGRAFIA 1. D. Harris, Análise Química Quantitativa, 6ª edição, LTC, 2003. 2. D. Skoog e colaboradores, Fundamentos de Química Analítica, 1ª edição Pioneira Thonsom, 2006. 3. J. Mendham e colaboradores, Vogel - Análise Química Quantitativa, 6ª edição, LTC, 2002. 28 4. N. Baccan e colaboradores, Química Analítica Quantitaiva Elementar, 3ª edição, Edgard Blucher, 2001. 5. G. D. Christian, Analytical Chemistry, 6th edition, John-Wiley & Sons, 2003. http://search.barnesandnoble.com/booksearch/results.asp?ATH=Gary+D.+Christian
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