DETERMINAÇÃO ESPECTROFOTOMÉTRICA DA ESTEQUIOMETRIA DE UM COMPLEXO DE SULFATO FERROSO AMONIACAL COM 2,2-bipiridina ATRAVÉS DO MÉTODO DA RAZÃO MOLAR (YOE-JONES)

Prévia do material em texto

1. INTRODUÇÃO
O método da Razão Molar é semelhante ao método da variação contínua. A diferença está na concentração analítica total de um dos componentes do complexo e é mantida constante em relação à soma da concentração dos componentes.
A composição da espécie formada é detectada pela dobra da curva em um gráfico, o qual é construído utilizando-se o valor de λmáx no qual somente o complexo formado absorve e a curva absorbância vs CM (ou CL).
No comprimento de onda onde apenas o complexo absorve a curva de absorbância versus a concentração do ligante é exatamente a mesma curva obtida pela titulação fotométrica na qual apenas os produtos absorvem.
A razão do ligante com o íon metálico no complexo é o ponto onde as retas são extrapoladas. 
A absorbância vs a razão de concentração do ligante com o metal resulta na curva abaixo, se só o complexo absorver.
Figura 1 - Plotagem da razão molar.
A diferença entre os valores extrapolados e os verdadeiros valores de absorbância pode ser usada para o cálculo da constante de estabilidade.
Os valores extrapolados (Am) próximo ao ponto de equivalência no gráfico correspondem à absorbância total do complexo se a sua formação foi completa. A dissociação do complexo é ligeiramente baixa nessa região, assim a absorbância lida é um pouco menor.
Com um complexo de razão 1:1, a verdadeira absorbância extrapolada é a fração molar real do complexo formado: A / Am = [MX] / C, na qual C é a concentração analítica total do metal ou ligante (concentração limite).
Pode-se dizer que:
Na qual Cm e Cx são a concentração analítica total do metal e ligante e K é a constante de estabilidade. 
Se a constante de dissociação do complexo for muito grande, então a curva contínua será suave e não poderá obter bons valores de extrapolação para a razão ligante/metal. O método da razão das inclinações seria melhor.
Através do método da razão molar o experimento tem como objetivo identificar a composição de um complexo absorvente, ferro-piridina, formado numa reação entre metal-ligante.
2. PARTE EXPERIMENTAL
2.1. Materiais
· Solução de [(NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O] 3,0 mmol/L, fornecida pelo técnico;
• Solução de 2,2’-bipiridina 3,0 mmol/L, fornecida pelo técnico;
• Solução HClO₄ diluída, fornecida pelo técnico;
• Pipetas graduadas de 1, 2, 5 e 10 mL;
• 1 pipeta volumétrica de 1 mL;
• 11 balões volumétricos de 25 mL;
• 1 balão volumétrico de 250 mL;
• 1 balão volumétrico de 100 mL;
• 1 conta-gotas;
• 1 funil;
• 2 béqueres de 25 mL;
• 1 béquer de 100 mL;
• 2 cubetas de vidro de caminho óptico 1,00 cm;
• 2 cubetas de plástico de caminho óptico 1,00 cm;
• Espectrofotômetro com registrador HP 8452A e
• Fotômetro simples Marte Spectro 560.
2.2 Metodologia experimental 
Preparou-se a solução de sulfato ferroso amoniacal pesando-se 0,294 g do sal, transferindo para um balão volumétrico de 250 mL, dissolvendo-se o sal em água, acidificando-se com HClO4 diluído e completando o volume do balão.
Preparou-se uma série de soluções variando-se as alíquotas de metal e ligante, transferindo a solução de Fe2+ para cada um dos onze balões volumétricos da série e adicionou-se a solução de bipiridina. Completou-se cada balão com água destilada.
Utilizou-se a solução do balão que não continha o ligante como branco, leu-se a absorbância de todas as soluções com concentrações diferentes de complexo no comprimento de onda máximo 522 nm.
Construiu-se um gráfico lançando os valores de absorbância de cada solução vs a concentração do ligante. Extrapolou-se as porções retas encontrando o ponto de cruzamento, o qual corresponde no eixo da abscissa à composição procurada do complexo absorvente.
3. RESULTADOS
Neste método, foi mantido constante o volume de metal adicionado e foi variando o volume de ligante. A concentração da solução de metal utilizada foi 0,0030 mol/L (1,177g/L) e a concentração da solução de ligante foi 0,0030 mol/L (0,4700 g/L).
Na tabela 1 encontram-se os volumes adicionados de cada solução (metal e ligante) a razão entre o número de mols de ligante e metal (CL/CM) e os valores de absorbância obtidos.
Tabela 1 – Volumes de solução adicionados, razões molares e absorbâncias obtidas
	Volume metal (mL)
	Volume ligante (mL)
	Volume total (mL)
	A522
	
	1,00
	0,00
	25,00
	0
	
	1,00
	0,50
	25,00
	0,142
	
	1,00
	1,00
	25,00
	0,261
	
	1,00
	1,50
	25,00
	0,399
	
	1,00
	2,00
	25,00
	0,564
	
	1,00
	3,00
	25,00
	0,770
	
	1,00
	4,00
	25,00
	0,908
	
	1,00
	5,00
	25,00
	0,922
	
	1,00
	6,00
	25,00
	0,955
	
	1,00
	7,00
	25,00
	0,967
	
	1,00
	8,00
	25,00
	0,975
	
Foi feito, então, um gráfico entre absorbância vs razão molar para que a proporção entre metal e ligante no complexo pudesse ser descoberta.
Figura 2 - Absorbância vs razão molar L/M em 522 nm
É possível determinar a composição molar da espécie complexa formada. O ponto de maior absorbância acontece quando todo o metal está complexado com o ligante.
y = 0,277x - 0,0038
y = 0,0179x + 0,838
0,277x - 0,0038 = 0,0179x + 0,838
1
5
x= 3,24
y= 0,894
Experimentalmente foi observada que a fração molar do ligante, referente a Amax (0,894) foi de 3,24. 
 
 Portanto a composição molar deste complexo é de 1:3.
M + 3L ML3
As concentrações são dadas por:
Onde AM é a absorbância máxima e AS é a absorbância no ponto de apoio (valor entre 0,7-0,9 AM. O valor escolhido foi 0,770). Assim:
[ML3] = 1,04.10-4 M
[M] = 1,70.10-5 M
[L] = 3,40.10-5 M
Desta forma, é possível calcular a constante de formação do complexo.
K = 1,56*1014
4. Conclusão
O método usado das razões molares tem uma certa precisão a estequiometria do complexo (1:3). Esse método é muito semelhante ao método da variação contínua utilizado no experimento anterior e possui as mesmas desvantagens, sendo elas o controle preciso das condições de pH e força iônica. E a partir dele é possível calcular a constante de formação do complexo, no caso 1,56*1014.
5. BIBLIOGRAFIA
GONÇALVES, M. L. S. S.; Métodos Instrumentais para Análise de Soluções, Edição da Fundação Calouste Gulbekian, Lisboa, Portugal, 1983.
Harris, D.C. - Análise Química Quantitativa - 8a. ed., (Afonso, J.C. e Barcia, D.E.), Rio de Janeiro, LTC-Gen, W.H. Freeman (2012), 898 p. 
Skoog, D.A.; West, D.M.; Holler, F.J. & Crouch, S.R. – Fundamentos de Química Analítica, 8ª ed., (Grassi, M.T. – tradutor e Célio Pasquini, revisão), São Paulo, Pioneira – Thomson Learning (2006), 999 p. 
6