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IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Prof. Danilo José Ferreira Pinto Prof. Osmar Antunes Junior Aula 01: Introdução à Química Analítica Quantitativa (11/08/22) Introdução • Apresentação do Curso • QATK6 – Química Analítica Quantitativa – 114 aulas/85,5 h • Plano de Aulas • Anexo no Moodle / Disponível SUAP • 13 semanas de conteúdos teóricos e práticos presenciais, 2 semanas de complementação de carga horária (remoto), 1 semana SEDCITEC, 2 semanas de prova, 1 semana apresentação dos projetos = 19 semanas. • Principais referências: • BACCAN;ANDRADE; GODINHO; BARONE, Química Analítica Quantitativa Elementar, Campinas: UNICAMP. • SKOOG; WEST; HOLLER; CROUCH, Fundamentos de Química Analítica, Editora Thomson. Análise Química Quantitativa Fatores que afetam a escolha do método analítico Comparação de Técnicas Analíticas Passos de uma Análise Química Amostragem Pré-Tratamento de Amostras: Solubilização • Água solvente preferencial • Abertura com ácidos: • HCl, H2SO4 e HClO4 diluídos • HNO3 e H2SO4 concentrado e água régia • HF para silicatos • Solventes Orgânicos compostos orgânicos • Fusão com sólidos/aquecimento drástico casos especiais Pré-Tratamento de Amostras: Remoção de Interferentes • Seleção do Método primeiro passo • Separação dos interferentes • Uso de mascarantes Resumo das Etapas da Análise Quantitativa IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Prof. Danilo José Ferreira Pinto Prof. Osmar Antunes Junior Aula 01: Introdução à Teoria dos Erros I (11/08/2022) Resumo • Medidas e algarismos significativos • Arredondamento • Incertezas absoluta e relativa • Propagação de incertezas • Soma/subtração e multiplicação/divisão Medida e incerteza • Toda medida possui uma incerteza associada. Limitação de precisão do instrumento utilizado Atuação do operador Variações estatísticas (medição, amostra, processo) • Medida analítica deverá sempre possuir sua incerteza indicada. • Incerteza recai normalmente sobre o último algarismo do valor indicado. Quantidade de algarismos utilizada indica informação sobre a medida apresentada. Algarismos significativos • Incerteza recai normalmente sobre o último algarismo do valor indicado. Quantidade de algarismos utilizada indica informação sobre a medida apresentada. • Último algarismo é o algarismo duvidoso. • Todos os anteriores são algarismos precisos. • Nenhum algarismo posterior ao duvidoso possui significado físico (incerteza muito maior que a do primeiro algarismo duvidoso). Incerteza absoluta • INMETRO indica dois métodos diferentes para avaliação da incerteza de uma medição: Tipo A – incerteza estatisticamente determinada (replicatas) Por exemplo: estimada a partir do desvio padrão da média das replicatas Tipo B – incerteza determinada de outra forma Por exemplo: indicado pelo instrumento ou metade da menor divisão da escala do instrumento. Expressão da incerteza absoluta • A incerteza de uma medida deve ser expressa como um único algarismo significativo sempre (ele próprio indicará o algarismo duvidoso!) • Exemplo: 2,345 ± 0,008 • INMETRO recomenda uma exceção: 2 algarismos significativos para a incerteza estimada se o primeiro algarismo da incerteza for 1, 2 ou 3. O erro relativo no arredondamento é muito grande. • Por exemplo: ± 0,15 ou ± 0,2 erro superestimado em 33,3% ± 0,14 ou ± 0,1 erro subestimado em 28,6% Incerteza absoluta • INMETRO indica dois métodos diferentes para avaliação da incerteza de uma medição: Tipo A – incerteza estatisticamente determinada (replicatas) Por exemplo: estimada a partir do desvio padrão da média das replicatas Tipo B – incerteza determinada de outra forma Por exemplo: indicado pelo instrumento ou metade da menor divisão da escala do instrumento. Exemplo 1: Em uma balança analítica, foi realizada a medida da massa indicada a seguir. Qual a massa medida? 2.0352 g Medidas: algarismos significativos e incerteza No caso da balança analítica não é possível estimar a incerteza como metade da menor divisão: não é possível “estimar” um valor para a próxima casa no mostrador digital O erro é indicado pelo próprio fabricante do instrumento. No caso uma unidade na menor divisão (décimo de miligrama). O valor da massa deve ser indicado como: m = 2,0352 ± 0,0001 g Exemplo 2: Utilizando uma régua graduada em centímetros, com a menor divisão 1mm, para se medir uma moeda, foi obtido o resultado indicado na figura abaixo. Qual o tamanho da moeda? Medidas: algarismos significativos e incerteza Exemplo 2: Utilizando uma régua graduada em centímetros, com a menor divisão 1mm, para se medir uma moeda, foi obtido o resultado indicado na figura abaixo. Qual o tamanho da moeda? Medidas: algarismos significativos e incerteza 0 Menor divisão da escala: 0,1cm Incerteza estimada (metade da menor divisão): 0,1 /2 = ± 0,05cm A leitura é realizada fazendo a estimativa do valor com base no limite de algarismos significativos imposto pela incerteza estimada: L = 1,54 ± 0,05 cm Algarismos precisos (leitura sem dúvida no instrumento) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 moeda Algarismo duvidoso (leitura tem que ser estimada) Exemplo 3: Utilizando uma bureta, foi medido o volume indicado na figura ao lado. Qual o volume final indicado na bureta? Medidas: algarismos significativos e incerteza 11 12 10 divisões = 1,0 mL Logo: cada divisão = 0,1mL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 A leitura de volume final deve ser feita com base nos algarismos precisos indicados no instrumento, mais a estimativa do algarismo duvidoso limitado pela casa decimal da incerteza estimada (± 0,05mL). Vf = 11,34 ± 0,05mL Incerteza estimada (metade da menor divisão): 0,1 /2 = ± 0,05mL 3 algarismos precisos 1 algarismo duvidoso 4 algarismos significativos no total Exemplo 4: Utilizando uma bureta, foi medido o volume indicado na figura ao lado. Qual o volume final indicado na bureta? 22 24 23 25 Medidas: algarismos significativos e incerteza 5 divisões = 1,0 mL Logo: cada divisão = 0,2mL 0 2 4 6 8 0 A leitura de volume final deve ser feita com base nos algarismos precisos indicados no instrumento, mais a estimativa dos algarismos duvidosos limitados pelas casas decimais da incerteza estimada (± 0,10mL). Vf = 23,62 ± 0,10mL Incerteza estimada (metade da menor divisão): 0,2 /2 = ± 0,10mL 2 algarismos precisos 2 algarismos duvidosos 4 algarismos significativos no total Lembrando: a incerteza é indicada com um algarismo significativo apenas. O INMETRO recomenda que quando o primeiro dígito for 1, 2 ou 3, seja indicado com dois algarismos significativos. Caso em que se terá dois algarismos duvidosos. Exemplo 4: Utilizando uma bureta, foi medido o volume indicado na figura ao lado. Qual o volume final indicado na bureta? 22 24 23 25 Medidas: algarismos significativos e incerteza 5 divisões = 1,0 mL Logo: cada divisão = 0,2mL 0 2 4 6 8 0 A leitura de volume final deve ser feita com base nos algarismos precisos indicados no instrumento, mais a estimativa dos algarismos duvidosos limitados pelas casas decimais da incerteza estimada (± 0,1mL). Vf = 23,6 ± 0,1mL Incerteza estimada (metade da menor divisão): 0,2 /2 = ± 0,1mL 2 algarismos precisos 1 algarismo duvidoso 3 algarismos significativos no total Alternativamente: considerando o padrão de apenasum algarismo significativo para expressar a incerteza. Incerteza absoluta (IA) x incerteza relativa (IR) • A incerteza relativa (IR) indica qual o valor da incerteza absoluta (IA) em relação à medida e pode ser calculada pela fórmula simples: IR = IA / medida • É útil para que se possa perceber quão grande ou quão pequena é a incerteza de uma medida proporcionalmente ao valor desta medida. Exemplo 5: Utilizando uma bureta, foi medido o volume indicado na figura ao lado. Qual o volume indicado na bureta e qual a incerteza relativa deste volume? Medidas: algarismos significativos e incerteza 22 23 10 divisões = 1,0 mL Logo: cada divisão = 0,1mL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Vf = 22,67 ± 0,05mL ou Incerteza estimada (metade da menor divisão): 0,1 /2 = ± 0,05mL Exemplo 6: Utilizando uma bureta, foi medido o volume indicado na figura ao lado. Qual o volume indicado na bureta e qual a incerteza relativa deste volume? Medidas: algarismos significativos e incerteza 1 2 10 divisões = 1,0 mL Logo: cada divisão = 0,1mL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Vf = 1,44 ± 0,05mL ou Incerteza estimada (metade da menor divisão): 0,1 /2 = ± 0,05mL Arredondamento • O arredondamento não deve ser feito em cascata, ou seja, faz-se apenas no final do cálculo. Se o último algarismo significativo for maior ou igual a 5, somar 1 ao algarismo anterior. Se o último algarismo significativo for menor que 5, manter o mesmo algarismo anterior. • Observação: existem outras regras de arredondamento, mas esta é a mais simples e utilizada pela maioria dos algoritmos de programas computacionais (calculadoras científicas, Excel®, etc.). Arredondamento Exemplo 7: Expresse os números a seguir com a quantidade de algarismos significativos adequada. a) 12,34567 (± 0,05) b) 12,34567 (± 0,12) c) 12,34567 (± 0,8) d) 12,34567 (com 5 algarismos significativos) Arredondamento Exemplo 7: Expresse os números a seguir com a quantidade de algarismos significativos adequada. a) 12,34567 (± 0,05) b) 12,34567 (± 0,12) c) 12,34567 (± 0,8) d) 12,34567 (com 5 algarismos significativos) +1 = +1 +1 as: 1 2 3 4 5 12,35 ± 0,05 12,35 ± 0,12 12,3 ± 0,8 12,346 Propagação de incertezas • Ao se realizar operações matemáticas utilizando medidas com incertezas diferentes, as incertezas de cada uma das medidas deverá ser propagada para a medida final. • O valor final não poderá ser mais preciso dos que aqueles utilizados para o seu cálculo. Atenção: isso não quer dizer que a incerteza absoluta obtida não possa ser um valor menor! • A propagação da incerteza se dará de forma diferente para cada operação matemática. Propagação de incertezas Soma e subtração •A incerteza nas operações de adição e subtração é dada pela raiz quadrada das somas dos quadrados das incertezas. •Genericamente, dados: A ± sA e B ± sB •Para: C = A + B ou C = A – B •Tem-se: Propagação de incertezas Soma e subtração Exemplo 8: Considere a altura total de uma caixa de fósforos sobre um muro, sabendo que a altura do muro, medida com uma fita métrica com a resolução em cm é de 1,755 m e a altura da caixa de fósforos (medida com uma régua com a resolução em mm) é de 7,85 cm. A: altura do muro – menor divisão 1 cm sA = 1cm / 2 = 0,5 cm B: altura da moeda – medida: menor divisão 1mm sB= 1mm/2 = 0,1cm / 2 = 0,05cm 0 Propagação de incertezas Soma e subtração Exemplo 9: Considere uma titulação de um HCl realizada com uma solução padronizada de NaOH. Considerando que a bureta se encontrava inicialmente cheia, e que a leitura do volume final se encontra na figura ao lado, calcule o volume total de base gasto na titulação. 17 18 DV = Vf – Vi Vi = 0,00 ± 0,05 mL Vf = 17,15 ± 0,05 mL DV = 17,15 – 0,00 = 17,15 ± 0,07 mL Leitura no início: mL Propagação de incertezas Multiplicação e divisão •A incerteza relativa do valor é dada pela raiz quadrada da somatória das incertezas relativas quadradas dos termos envolvidos na operação. •Genericamente, dados: A ± sA e B ± sB •Para: C = A . B ou C = A / B •Tem-se: Propagação de incertezas Multiplicação e divisão Exemplo 10: Calcule a densidade de um bloco de metal que possui massa igual a 12,75324 ± 0,0001 g e volume igual a 4,72 ± 0,07 mL. Para saber o número correto de algarismos significativos, somente após o cálculo da incerteza. Propagação de incertezas Exemplo 11: Considere a realização do seguinte procedimento: I) Uma alíquota de solução de ácido cítrico (um ácido triprótico!) de concentração desconhecida foi quantitativamente transferida para um erlenmeyer usando uma pipeta volumétrica de 10 mL. II) Esta amostra foi titulada com solução padronizada de NaOH de concentração 0,1025 (0,0006) mol.L-1. III) A bureta foi preenchida com titulante e o volume final de titulante lido é representado na figura ao lado. A partir destas informações, sabendo que o erro estimado da pipeta volumétrica de 10mL é de 0,02mL: a) indique o volume de titulante lido na bureta com o número de algarismos significativos adequado e seu respectivo erro. b) indique o volume de titulante gasto na titulação com o número de algarismos significativos adequado e seu respectivo erro. c) calcule a concentração da solução de ácido cítrico determinada a partir da titulação, indicando-a com o número de algarismos significativos adequado e seu respectivo erro. 11 12 Propagação de incertezas a) indique o volume de titulante lido na bureta com o número de algarismos significativos adequado e seu respectivo erro. b) indique o volume de titulante gasto na titulação com o número de algarismos significativos adequado e seu respectivo erro. 0 11 12 Vi = 0,00 ± 0,05 mL Leitura no início: DV = Vf – Vi Propagação de incertezas c) calcule a concentração da solução de ácido cítrico determinada a partir da titulação, indicando-a com o número de algarismos significativos adequado e seu respectivo erro. Inicialmente, é importante lembrar da equivalência estequiométrica entre nOH- e nH+, que irá fundamentar toda reação de neutralização: Neutralização: H+(aq) + OH - (aq) ⇌ H2O(ℓ) 1 mol de H+(aq) --------- 1 mol de OH - (aq) A seguir, deve-se considerar a neutralização no caso específico em questão, do ácido cítrico, que, por ser um ácido triprótico, pode ser convenientemente representado por H3A: Ácido cítrico (triprótico): H3A(aq) ⇌ 3 H + (aq) + A 3- (aq) 1 mol de ácido --------- 3 mol de H+(aq) Substituindo (I) em (II), obtém-se: (I) (II) Propagação de incertezas c) calcule a concentração da solução de ácido cítrico determinada a partir da titulação, indicando-a com o número de algarismos significativos adequado e seu respectivo erro. Nesta titulação, a quantidade de matéria de hidroxila será dada pelo produto entre o volume de titulante gasto e sua concentração, assim: E a concentração de ácido cítrico (H3A) será dada pela expressão abaixo, lembrando que: ⇒ ⇒ ⇒ (o número de algarismos significativos somente será conhecido após o cálculo final da incerteza!) A expressão para o cálculo da concentração de ácido leva á seguinte expressão para estimar a incerteza propagada: IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Prof. Danilo José Ferreira Pinto Prof. Osmar Antunes Junior Aula 03: Introdução à Teoria dos Erros II Avaliação de métodos analíticos (11/08/2022) Resumo • Teste de rejeição de resultados Teste Q (Dixon) • Avaliação de métodosanalíticos Estatística básica Determinação de incertezas Teste de rejeição de resultados – Teste Q • Quando se realizam medidas em replicatas, para que o resultado obtido dos tratamentos estatísticos apropriados (média, desvio padrão, etc.) sejam representativos da população dos dados trabalhados, é importante que a confiabilidade dos dados seja avaliada. • Para isto, existem diversos testes estatísticos para se avaliar se um determinado conjunto de resultados pertence estatisticamente a uma mesma população ou não. • O teste Q (ou de Dixon) permite a verificação de maneira rápida se um determinado valor deve ser rejeitado ou aceito dentro de um determinado conjunto de dados. Teste Q (Teste de Dixon) • Avalia, de maneira simples, se um determinado valor obtido na extremidade (o maior valor e o menor valor do conjunto de dados) de uma série de repetições deve ser considerado como pertencente ao conjunto de valores obtidos ou não. • Em um conjunto de replicatas com n medidas (X1, X2, ..., Xn-1, Xn) , em que os dados ordenado de maneira crescente, ou seja, X1 seja o menor valor e Xn seja o maior valor, estes dois valores devem ser testados. • Calcula-se a razão (Qcalculado) entre o módulo da diferença do valor extremo como seu valor mais próximo (|Xn – Xn-1| ou |X1 – X2|) e a diferença total da série (Xn –X1), também denominada faixa. • Compara-se este valor com uma constante tabelada (Qcrítico). • Se o valor calculado for menor que o valor tabelado, o resultado deve ser aceito, senão, deve ser rejeitado. • Na prática, o teste Q deve ser repetido até que os dois valores extremos da faixa (o maior valor e o menor valor) sejam aceitos. Teste Q (Teste de Dixon) Teste Q (Teste de Dixon) Intervalos de confiança Distribuição normal Área sobre a curva (para cada intervalo de confiança ) Se aumenta IC, aumenta a possibilidade de que um valor esteja na faixa. m = média s = desvio padrão valores limites Intervalos de confiança m + 1,64s m - 1,64s 90% m = média s = desvio padrão Intervalos de confiança m = média s = desvio padrão Intervalos de confiança m + 2,57s m - 2,57s 99% m = média s = desvio padrão Intervalos de confiança m + 2,57s m - 2,57s m + 1,64s m - 1,64s 99% 90% Quanto maior o intervalo de confiança, maior a chance de um dado valor pertencer á região considerada. m = média s = desvio padrão Teste Q (Teste de Dixon) Exemplo 12: Considere que os seguintes volumes em mL foram obtidos em titulações de uma amostra de ácido com solução de hidróxido padronizada: 12,30; 12,15; 12,22; 12,15; 12,12; 12,20; 12,18; 12,45; 12,14; 12,72. Aplicando o teste Q, com um intervalo de confiança de 90%, determine se algum valor deve ser rejeitado e calcule a média e o desvio padrão do volume gasto na titulação após a rejeição dos valores. Teste Q (Teste de Dixon) Exemplo 12: Considere que os seguintes volumes em mL foram obtidos em titulações de uma amostra de ácido com solução de hidróxido padronizada: 12,30; 12,15; 12,22; 12,15; 12,12; 12,20; 12,18; 12,45; 12,14; 12,72. Aplicando o teste Q, com um intervalo de confiança de 90%, determine se algum valor deve ser rejeitado e calcule a média e o desvio padrão do volume gasto na titulação após a rejeição dos valores. Testando as extremidades: X1 e X10. Tabela de Qcrit Teste Q (Teste de Dixon) Exemplo 12: Considere que os seguintes volumes em mL foram obtidos em titulações de uma amostra de ácido com solução de hidróxido padronizada: 12,30; 12,15; 12,22; 12,15; 12,12; 12,20; 12,18; 12,45; 12,14; 12,72. Aplicando o teste Q, com um intervalo de confiança de 90%, determine se algum valor deve ser rejeitado e calcule a média e o desvio padrão do volume gasto na titulação após a rejeição dos valores. Define-se uma nova faixa: X1 a X9 Testar: X1 e X9 Tabela de Qcrit Teste Q (Teste de Dixon) Exemplo 12: Considere que os seguintes volumes em mL foram obtidos em titulações de uma amostra de ácido com solução de hidróxido padronizada: 12,30; 12,15; 12,22; 12,15; 12,12; 12,20; 12,18; 12,45; 12,14; 12,72. Aplicando o teste Q, com um intervalo de confiança de 90%, determine se algum valor deve ser rejeitado e calcule a média e o desvio padrão do volume gasto na titulação após a rejeição dos valores. Define-se uma nova faixa: X1 a X8 Testar: X1 e X8 Tabela de Qcrit Como o maior e o menor valor foram simultaneamente aceitos, o teste acaba e o intervalo de resultados a ser utilizado deverá ser X1 a X8, tendo sido rejeitados X9 e X10. Avaliação de medidas •Exatidão: fidelidade, recuperação, tendência (bias) concordância entre o valor obtido e o valor “verdadeiro” (valor de um padrão de referência ou teoricamente esperado) • Precisão: repetibilidade (precisão intracorrida), precisão intermediária (precisão intercorridas) e reprodutibilidade (precisão interlaboratorial) concordância entre si de uma série de medidas da mesma qualidade Avaliação estatística dos resultados • A realização das medidas em replicatas (repetições) levam a uma maior confiabiidade e maior representatividade do valor obtido. •Permite avaliar um resultado médio que seja representativo do todo e avaliar a precisão das medidas (método analítico). •Desvios: O desvio de uma medida (Xi) é o quanto ela está distante do valor médio de um conjunto de medidas . Incerteza padrão da amostra Incerteza padrão da média Estimativas de Incertezas fonte: EURACHEM / CITAC Guide CG 4 - Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement, 3rd ed., QUAM:2012.P1. Estimativas de Incertezas fonte: EURACHEM / CITAC Guide CG 4 - Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement, 3rd ed., QUAM:2012.P1. Estimativas de Incertezas fonte: EURACHEM / CITAC Guide CG 4 - Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement, 3rd ed., QUAM:2012.P1. IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Aula 04: Gravimetria I Gravimetria Em Gravimetria, o analito é convertido para uma substância insolúvel (precipitado) o qual é isolado e pesado. Conhecendo o peso do precipitado e a sua composição, o peso do analito pode ser calculado. A precipitação é feita por adição de um reagente adequado à solução que contém o analito. Nem sempre o constituinte é pesado sob a mesma forma como foi precipitado. A substância resultante deve ser tão pouco solúvel nas condições de precipitação que esta pode ser considerada completa. A análise gravimétrica compreende basicamente 3 etapas: − conversão do analito numa substância insolúvel; − separação do precipitado; − pesagem do precipitado. Gravimetria Características desejáveis do precipitado • Solubilidade desprezível nas condições de precipitação; • Estrutura cristalina que assegure uma filtração e lavagem rápidas (quanto maior o cristal melhor); • Baixa tendência de absorver substâncias estranhas; • O precipitado deve ser ele mesmo uma forma adequada à pesagem ou ser facilmente conversível a uma. Características desejáveis da forma de pesagem • A composição da forma de pesagem deve corresponder exatamente a uma fórmula química; • A forma de pesagem deve ser quimicamente estável; • Quanto maior a proporção do constituinte na forma de pesagem melhor, porque os erros de pesagem incidem de maneira menos acentuada no resultado final. Gravimetria Exemplo de Determinações Gravimétrica por Precipitação Determinação de cálcio em água natural (método recomendado pela AOAC) Excesso de ácido oxálico é adicionado em uma quantidade cuidadosamente medida de água. A adição de amônia faz com que todo o cálcio precipite como oxalato de cálcio (CaC2O4). Ca2+(aq) + C2O4 2- (aq) CaC2O4(s) O precipitado é coletado por filtração, seco em estufa, carbonizado em cadinho de porcelana tarado usando o bico de Bunsen, depois calcinado. CaC2O4(s) CaO(s)+ CO(g) + CO2(g) O cadinho é resfriado, pesado e óxido de cálcio é determinado por diferença. Exercício 1 Para a determinação gravimétrica de cálcio em uma amostra de água natural, adicionou- se excesso de ácido oxálico a 200,00 mL da mesma. Todo o íon Ca2+(aq) foi precipitado como oxalato em pH alcalino idealmente ajustado com amônia. A calcinação do sólido, ao final do processo, gerou um precipitado de massa igual a 0,1796 g. Calcule a concentração, em mol L-1, do íon cálcio na água. Exercício 1 Para a determinação gravimétrica de cálcio em uma amostra de água natural, adicionou- se excesso de ácido oxálico a 200,00 mL da mesma. Todo o íon Ca2+(aq) foi precipitado como oxalato em pH alcalino idealmente ajustado com amônia. A calcinação do sólido, ao final do processo, gerou um precipitado de massa igual a 0,1796 g. Calcule a concentração, em mol L-1, do íon cálcio na água. Etapa de precipitação: Ca2+(aq) + C2O4 2- (aq) CaC2O4(s) Etapa de calcinação: CaC2O4(s) CaO(s) + CO(g) + CO2(g) Dados: massa de CaO = 0,1796 g e volume de amostra (água) = 200,00 mL Quero: [Ca2+] em mol L-1 = ? CaO ---- Ca Volume --- mol 56,1 g 40,1 g 200 mL 0,0032 mol 0,1796 g x x = 0,1284 g de Ca = 0,0032 mol de Ca 1000 mL x [Ca2+] = x = 0,016 mol L-1 Gravimetria Exemplo de Determinações Gravimétrica por Volatilização Determinação de bicarbonato de sódio em tabletes de antiácidos O tablete é tratado com ácido sulfúrico diluído para converter o bicarbonato a gás carbônico. Trata-se de um método de volatilização, o analito ou seus produtos de decomposição são volatilizados a uma temperatura adequada. O produto volátil é então coletado e pesado ou, alternativamente, o peso do produto é determinado indiretamente por diferença de peso perdido. NaHCO3(aq) + H2SO4(aq) NaHSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g) Exercício 2 Calcule o teor de umidade de uma amostra de solo, sabendo que 2,7308 g de amostra foi levada à estufa (110 ºC) por duas horas e que, após o resfriamento, a massa registrada da mesma foi de 2,6489 g. Exercício 2 Calcule o teor de umidade de uma amostra de solo, sabendo que 2,7308 g de amostra foi levada à estufa (110 ºC) por duas horas e que, após o resfriamento, a massa registrada da mesma foi de 2,6489 g. Massa de água = 2,7308 g – 2,6489 g = 0,0819 (+/- 0,0001) g 2,7308 g ---- 100 % (amostra úmida) 0,0819 g ---- x (só a umidade) x = 3 % Precipitantes Inorgânicos em Gravimetria Precipitantes Orgânicos em Gravimetria Fatores que afetam a solubilidade dos precipitados O efeito do íon comum A solubilidade do precipitado diminui com o excesso de precipitante ou pela adição de um eletrólito contendo um íon comum ao precipitado. O excesso de agente precipitante é desejável: garante a total precipitação do analito e diminui consideravelmente a solubilidade do precipitado. Entretanto, não se pode abusar dessa vantagem, pois o excesso demasiado é indesejável por causa do efeito salino e da formação de íons complexos. Por causa do efeito do íon comum, a lavagem dos precipitados é feita com soluções diluídas de eletrólitos que possuam um íon comum com o precipitado, de preferência que seja volátil, para se desprender na dessecação ou na calcinação. O efeito salino A presença de um eletrólito que não possua íons comuns com o precipitado pode aumentar a solubilidade do sal, pela influência da força iônica da solução na atividade de cada íon. O efeito da formação de íons complexos Alguns precipitados formam íons complexos quando a concentração de um de seus íons formadores é muito elevada. Exemplo: AgCl com excesso de cloreto. AgCl(s) + Cl - [AgCl2] - (aq) Fatores que afetam a solubilidade dos precipitados O efeito do pH A solubilidade de um precipitado em determinado pH pode ser calculada a partir do Ka de seu ácido conjugado. O efeito do pH para precipitados de sais de ácidos fortes segue o mesmo princípio do efeito salino. Muitos precipitados de sais de ácidos fracos são solúveis em soluções ácidas. De uma maneira geral, quanto menor é o pH, maior é a seletividade da reação. O efeito da temperatura Por um lado, aumenta a solubilidade dos precipitados RUIM Por outro, diminui a viscosidade da solução e a filtração é mais rápida BOM Fatores que afetam a solubilidade dos precipitados O efeito da presença de solventes orgânicos A presença de solventes orgânicos miscíveis diminui a solubilidade dos precipitados. Efeito colateral: existe a possibilidade de precipitação de outros eletrólitos. O efeito do tempo De maneira geral, quanto maior o tempo, mais completa é a precipitação. Fatores que afetam a solubilidade dos precipitados Escopo do Método: Gravimetria Sensibilidade: A balança analítica é capaz de pesar uma quantidade de material muito menor do que o que pode ser precipitado, filtrado e lavado sem perdas significativas. Logo, a sensibilidade do método é limitada a estes três processos supracitados. Aumentando a quantidade de amostra analisada, aumenta-se também a quantidade de precipitado produzida: diminui-se o erro relativo, mas complica o manuseio pelo volume do precipitado. Técnica adequada para amostras cuja concentração do analito supere 1%, mas pode ser, em determinados casos, útil para amostras com concentrações de até 0,1%. Escopo do Método: Gravimetria Precisão: Grande precisão (inclusive comparando-se com métodos instrumentais). A balança analítica fornece 5 algarismos significativos para a massa das amostras pesando mais de 1 g, podendo chegar a um erro relativo na ordem de 0,1%. Seletividade: Técnica restrita a substâncias inorgânicas e não muito seletiva. Amostras requerem remoção de interferentes, o que pode comprometer a precisão, por perda do analito. Escopo do Método: Gravimetria Praticidade: Técnica difícil, demorada, tediosa e impassível de automação. Tempo: Uma determinação gravimétrica típica demora de 3 a 6 horas para ser efetuada, em etapas impossíveis de serem automatizadas. Custo: Pequeno para reagentes e equipamentos. Elevado para mão-de-obra devido ao tempo longo de análise e ao preparo técnico requerido. IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Aula 05: Gravimetria II Gravimetria O Mecanismo da Precipitação O Mecanismo da Precipitação Impurezas nos Precipitados Impurezas nos Precipitados Impurezas nos Precipitados Exercício 2 Calcule o teor de umidade de uma amostra de solo, sabendo que 2,7308 g de amostra foi levada à estufa (110 ºC) por duas horas e que, após o resfriamento, a massa registrada da mesma foi de 2,6489 g. Massa de água = 2,7308 g – 2,6489 g = 0,0819 (+/- 0,0001) g 2,7308 g ---- 100 % (amostra úmida) 0,0819 g ---- x (só a umidade) x = 3 % Exercício 1 Exercício 1 Massa da amostra (100%) = 0,8552 g liga de Cu + Sn + Zn Estanho foi determinado no precipitado (não dissolveu no ácido nítrico) 0,0632 g de SnO2 (150,7 g mol -1) contém todo o Sn da amostra. 150,7 g de SnO2 ----- 118,7 g de Sn 0,8552 g -------- 100 % 0,0632 g de SnO2 ------------ x x = 0,04978g 0,04978 g -------- x x = 5,82% de Sn Cu e Zn dissolveram no ácido nítrico em um volume X (foi dividido ao meio) 0,2231 g de Zn2P2O7 --------- x g de Zn x = 0,095771g em metade 0,191542 g inteiro 304,7 g de Zn2P2O7 ---------------------130,8 g de Zn 0,8552 g -------- 100 % 0,191542 g ------ x x = 22,4% de Zn 0,5874 g de CuSCN --------- x g de Cu x = 0,30674 em metade 0,61348 g inteiro 121,6 g de CuSCN ---------- 63,5 g de Cu 0,8552 g -------- 100 % 0,61348 g ------ x x = 71,73% de Cu Separação dos PrecipitadosLavagem dos Precipitados Secagem dos Precipitados Resumo das Condições de Precipitação Exercício 2 Resolução Antes de secar, a % de cloro era 20,35% Depois que secou, a % de cloro subiu pra 20,38% Grandezas inversamente proporcionais 20,38 ------ 100 20,35 ------ x x é resolvido de forma inversa, x = 100,15 A % de umidade é 0,15 %. Algebricamente: 0,2035.(Ms + Ma) = 0,2038 Ms 0,2035 Ms + 0,2035 Ma = 0,2038 Ms 0,2035 Ma = 0,0003 Ms Ma = (0,0003 / 0,2035) Ms Ma = 0,0015 Ms Ma = 0,15% Ms IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Aula 06: Introdução à Volumetria Volumetria Volumetria Volumetria x Gravimetria Comparação Tipos de Volumetria Padrão Primário Padrões primários Fonte: Harris (2012) . Solução Padrão (Titulante) Escopo do Método - Volumetria Volumetria de Neutralização Exercício 1 Exercício 1 Resolução Solução problema = titulado = NaOH V = 10 mL e C = ??? Solução Padrão = titulante = H2SO4 C = 2,5 x 10 -3 M e V = 14,65 mL 2 NaOH + 1 H2SO4 Na2SO4 + H2O Começo pelos dados da solução padrão, que eu conheço: na = C x V = 0,000036625 mol 1 mol de ácido reage com 2 mol de base Logo: nb = 0,00007325 mol de NaOH Como sei o nb e o Vb saberei o Cb C = n/V C = 7,325 x 10 -3 M Volumetria de Neutralização Indicadores Ácido-Base Fenolftaleína pKa = 9,4 faixa de viragem: pH 8 a 10 Indicadores Ácido-Base Fonte: Harris (2012) . pH pOH = = – log [H+] – log [OH-] [H+] = 10-pH [OH-] = 10-pOH Kw = [H +][OH-] = 1,0 x 10-14 pH + pOH = 14 Volumetria de Neutralização – Relações Fundamentais Exercício 2 Exercício 2 Resolução Solução problema = titulado = NaOH V = 25,00 mL e C = ??? Solução Padrão = titulante = HCl C = 0,12 mol.L-1 e V = 72,00 mL 1 NaOH + 1 HCl NaCl + H2O Começo pelos dados da solução padrão, que eu conheço: na = C x V = 0,00864 mol 1 mol de ácido reage com 1 mol de base Logo: nb = 0,00864 mol de NaOH Como sei o nb e o Vb saberei o Cb C = n/V C = 0,3456 M Como MM = 40 C = ~ 13,8 g.L-1 Tipos de Titulação DIRETA • O titulante (padrão) na bureta é diretamente adicionado ao titulado (erlenmeyer) INDIRETA • O reagente a ser titulado é gerado na solução. Exemplo: 2Cu2+(aq) + 4I-(aq)⇌ 2CuI(s) + I2(aq) I2(aq) + 2S2O3 2-(aq) ⇌ S4O6 2-(aq) + 2I-(aq) DE RETORNO (ou PELO RESTO) • Um reagente em excesso é adicionado à solução e titula-se o excesso de reagente adicionado. 1ª Etapa – Reação: analito + reagente produto1 + reagente 1 (excesso) 2ª Etapa – Titulação (do excesso): reagente 1 (excesso) + titulante produto 2 Experimento: Titulação de retorno do hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) O processo poderia ser considerado um único experimento em 3 partes: 1ª ETAPA: Padronização da solução de NaOH (TITULANTE) (já realizada) •Reação da solução de NaOH com uma massa conhecida de biftalato de potássio (padrão primário) 2ª ETAPA: Padronização da solução de HCℓ com a solução de NaOH padronizada (já realizada) •Reação da solução de HCℓ com a solução de NaOH padronizada na ETAPA 1 3ª ETAPA: Determinação da quantidade de Mg(OH)2 no leite de magnésia (Prática Experimental) •Adição da solução de HCℓ até reagir com todo Mg(OH)2 e sobrar HCℓ em excesso •Titulação do excesso de HCℓ •Realização dos cálculos 1ª ETAPA: Padronização da solução de NaOH (TITULANTE) •Reação da solução de NaOH com uma massa conhecida de biftalato de potássio (padrão primário) Biftalato de potássio: C₈H₅KO₄ (MM: 204,2g.mol-1) é um padrão primário. Padrão primário: sólido, estável, não absorve umidade do ar. NaOH(s): absorve umidade do ar, reage com CO2 do ar. Reação: C₈H₅KO₄ + NaOH C8H4NaKO₄ + H2O 1 mol 1 mol 1ª ETAPA: Padronização da solução de NaOH (TITULANTE) Pesar uma massa de biftalato de potássio. No caso: 0,2000g Adicionar água até a completa dissolução do biftalato Adicionar gotas do indicador (fenolftaleina). 0.0000 g 0.2000 g 1ª ETAPA: Padronização da solução de NaOH (TITULANTE) 50 40 30 20 10 0 50 40 30 20 10 0Vinicial = 0 mL Vfinal = 10,00 mL Adicionar titulante NaOH(aq) na bureta Abrir a válvula da bureta para adicionar titulante gota a gota Anotar o volume final gasto na titulação para proceder os cálculos. até a mudança de cor do indicador (viragem). X Fechar a válvula da bureta. 1ª ETAPA: Padronização da solução de NaOH (TITULANTE) CÁLCULOS (EXEMPLO): 1. Reação de neutralização do biftalato de potássio com NaOH: C₈H₅KO₄ + NaOH C8H4NaKO₄ + H2O 1 mol 1 mol 2. Calcular a quantidade de matéria de biftalato neutralizada: C₈H₅KO₄ (MM = 204,2 g.mol-1) nbiftalato = m / MM = 0,2000 / 204,2 ≈ 9,78.10 -4 mol 3. Calcular a quantidade de matéria de NaOH utilizado: 1 mol C8H5KO4 ------- 1 mol NaOH 9,78.10-4 mol C8H5KO4 ------- 9,78.10 -4 mol NaOH 4. Calcular a concentração da solução de NaOH (padronização do titulante): CNaOH = nNaOH / VNaOH = 9,78.10 -4 / 0,01000 = 0,0978 mol.L-1 = 9,78.10-2 mol.L-1 Solução padrão de NaOH: Cbase = 9,78.10 -2 mol.L-1 Massa pesada na balança Titulação Vfinal = 10,0 mL 2ª ETAPA: Titulação da solução de ácido clorídrico (HCℓ) Introduzir a pipeta volumétrica na solução e Transferir o volume de ácido pipetado para um erlenmeyer Adicionar gotas do indicador (fenolftaleina). HCℓ(aq) C = ? 25 25 pipetar o volume indicado de ácido. No caso: 25,00mL. 25 25 2ª ETAPA: Titulação da solução de ácido clorídrico (HCℓ) 50 40 30 20 10 0 50 40 30 20 10 0Vinicial = 0 mL Vfinal = 30,00 mL Adicionar titulante NaOH(aq) na bureta Abrir a válvula da bureta para adicionar titulante gota a gota Anotar o volume final gasto na titulação para proceder os cálculos. até a mudança de cor do indicador (viragem). X Fechar a válvula da bureta. 2ª ETAPA: Titulação da solução de ácido clorídrico (HCℓ) CÁLCULOS (EXEMPLO): 1. Reação de neutralização do HCℓ com NaOH: HCℓ + NaOH NaCℓ(aq) + H2O 1 mol 1 mol 2. Calcular a quantidade de matéria de NaOH utilizado: CNaOH = 9,78.10 -2 mol.L-1 (calculado da ETAPA 1) nNaOH = C . Vbase = 9,78.10 -2.0,03000 ≈ 2,934.10-3 mol 3. Calcular a quantidade de matéria de HCℓ neutralizada: 1 mol NaOH ------- 1 mol HCℓ 2,934.10-3 mol NaOH ------- 2,934.10-3 mol HCℓ 4. Calcular a concentração da solução de HCℓ (determinação da concentração do titulado): CHCℓ = nHCℓ / VHCℓ = 2,934.10 -3 / 0,02500 = 0,117 mol.L-1 = 1,17.10-1 mol.L-1 Solução de ácido HCℓ : Cácido = 0,117 mol.L -1 3ª ETAPA: Titulação de retorno do Mg(OH)2 no leite de magnésia 0.000 g 0.200 g Pesar uma massa de leite de magnésia. No caso: 0,2000g HCℓ(aq) 0,117mol.L-1 10 Pipetar o volume indicado de ácido. No caso: 10,0mL. 10 10 Adicionar o volume de ácido no erlenmeyer até dissolver todo leite de magnésia. gotas de indicador 3ª ETAPA: Titulação de retorno do Mg(OH)2 no leite de magnésia 50 40 30 20 10 0 50 40 30 20 10 0Vinicial = 0 mL Vfinal = 6,5 mL Adicionar titulante NaOH(aq) na bureta Abrir a válvula da bureta para adicionar titulante gota a gota Anotar o volume final gasto na titulação para proceder os cálculos. até a mudança de cor do indicador (viragem). X Fechar a válvula da bureta. 3ª ETAPA: Titulação de retorno do Mg(OH)2 no leite de magnésia Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ Mg(OH)2 + 2 HCℓ MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2H2O MgCℓ2 + 2 H2O Excesso de HCℓ que vai ser titulado com NaOH HCℓ + NaOH NaCℓ(aq) + H2O 3ª ETAPA: Titulação de retorno do Mg(OH)2 no leite de magnésia Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 HCℓHCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ HCℓ Mg(OH)2 + 2 HCℓ MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O Excesso de HCℓ que vai ser titulado com NaOH HCℓ + NaOH NaCℓ(aq) + H2O Pela titulação do Excesso (Titulação de retorno) Descubro o excesso de HCℓ (HCℓ que não reagiu). NaOH + H2O + NaCℓ NaOH + H2O + NaCℓ NaOH + H2O + NaCℓ 3ª ETAPA: Titulação de retorno do Mg(OH)2 no leite de magnésia Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg(OH)2 + 2 HCℓ MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O MgCℓ2 + 2 H2O Excesso de HCℓ que vai ser titulado com NaOH HCℓ + NaOH NaCℓ(aq) + H2O Pela titulação do Excesso (Titulação de retorno) Descubro o excesso de HCℓ (HCℓ que não reagiu). Se conheço a quantidade total de HCℓ adicionada, calculo quanto HCℓ reagiu e, pela estequiometria da reação, calculo a quantidade de Mg(OH)2. H2O + NaCℓ H2O + NaCℓ H2O + NaCℓ 3ª ETAPA: Titulação de retorno do Mg(OH)2 no leite de magnésia CÁLCULOS (EXEMPLO): 1. Reações envolvidas na etapa: A) Mg(OH)2 + 2 HCℓ MgCℓ2 + 2 H2O B) HCℓ (excesso) + NaOH NaCℓ(aq) + H2O 2. Calcular a quantidade de matéria de NaOH para neutralizar o excesso de HCℓ: CNaOH = 9,78.10 -2 mol.L-1 (calculado da ETAPA 1) nNaOH = C . Vbase = 9,78.10 -2.0,0065 ≈ 6,357.10-4 mol 3. Calcular a quantidade de matéria de HCℓ em excesso: 1 mol NaOH ------- 1 mol HCℓ 6,357.10-4 mol NaOH ------- 6,357.10-4 mol HCℓ nHCℓ excesso = 6,357.10 -4 mol 4. Calcular a quantidade de HCℓ total inicialmente adicionada: nHCℓ total = CHCℓ . VHCℓ = 0,117 . 0,010 = 0,00117 mol = 1,17.10 -3 mol 5. Calcular a quantidade de HCℓ que reagiu com o Mg(OH)2: nHCℓ reagiu = nHCℓ total – nHCℓ excesso = 1,17.10 -3 – 6,357.10-4 = 5,343.10-4 mol + HCℓ (excesso) 3ª ETAPA: Titulação de retorno do Mg(OH)2 no leite de magnésia CÁLCULOS (EXEMPLO): 6. Calculando a quantidade de matéria de Mg(OH)2 que reagiu: A) Mg(OH)2 + 2 HCℓ MgCℓ2 + 2 H2O 1 mol Mg(OH)2 ------- 2 mol HCℓ x mol Mg(OH)2 ------- 5,343.10 -4 mol HCℓ x = 5,343.10-4 / 2 = 2,672.10-4 mol de Mg(OH)2 7. Calcular a massa de Mg(OH)2 na amostra de leite de magnésia: MM Mg(OH)2 = 58,32 g.mol -1 1 mol -------- 58,32 g 2,672.10-4 mol ------- m m = 58,32 . 2,672.10-4 = 0,01558g de Mg(OH)2 na amostra de leite de magnésia 8. Calcular a quantidade de Mg(OH)2 no leite de magnésia em % (m/m): 0,2000g ------- 100% da amostra 0,01558g ------- x %(m/m) de Mg(OH)2 = 7,79% IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Aula 07: Volumetria de Neutralização Curvas de titulação Retomando • O titulante (padrão de concentração conhecida) na bureta é adicionado ao titulado (solução de concentração desconhecida) no erlenmeyer. • Titulado: ácido e titulante: base alcalimetria • Titulado: base e titulante: ácido acidimetria • Ponto de Equivalência calculado/teórico • Ponto final da titulação (ponto de viragem) Experimental • Erro da titulação: Etitulação = Vfinal – VPE • Determinação do ponto final da titulação: • Indicador visual • Métodos instrumentais: mudança de propriedades (pH, condutividade, ...) Curva de Titulação • É a representação gráfica do processo de titulação, que mostra a variação logarítmica de uma determinada propriedade, geralmente concentração, em função do volume do titulante adicionado. • Qual o formato de uma curva de titulação de HCl com NaOH? • E de uma curva de HOAc com NaOH? • Proposta experimental I.A construir uma curva de titulação experimental de HCl com NaOH. • Proposta experimental I.B construir uma curva de titulação experimental de HOAc com NaOH. Curva de Titulação • É a representação gráfica do processo de titulação, que mostra a variação logarítmica de uma determinada propriedade, geralmente concentração, em função do volume do titulante adicionado. • Curva Sigmóide. Curva de Titulação • Ajuda na escolha do indicador a ser utilizado. • Genericamente, a curva de titulação pode ser dividida em 3 regiões: 1- ANTES do PE • Excesso do titulado ácido • H+ não neutralizado determina o pH 2- NO PE • Quantidades iguais de H+ e OH- presentes em solução • pH determinado pelo equilíbrio da água (Kw) 3- APÓS o PE • Excesso de titulante base • OH- em excesso determina o pH Curva de titulação de ácido forte com base forte Curva de titulação de ácido forte com base forte • Para o cálculo da curva de titulação, entretanto, é conveniente estipular 4 etapas: ETAPA 1: Antes do início da titulação • Nenhum titulante foi adicionado ao titulado. A solução contém apenas ácido forte e água, ou seja, uma solução aquosa de ácido forte. O pH da solução será determinado pela ionização do ácido forte. ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. • A solução é composta por uma mistura de ácido forte que ainda não reagiu com a base forte mais o sal formado pela reação do ácido forte com base que foi adicionada. O pH da solução será determinado pela ionização do ácido forte que permaneceu na solução. ETAPA 3: Após o início da titulação, ao atingir o Ponto de Equivalência. • A quantidade de base forte adicionada foi suficiente para reagir com todo o ácido forte presente na solução, produzindo água. O pH será determinado pelo equilíbrio da água. ETAPA 4: Após o início da titulação, depois do Ponto de Equivalência. • Nesta região houve excesso de base forte adicionada a solução. O pH da solução será determinado pela dissociação da base forte. Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de HCl 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. 1. Equação da Neutralização: HCl(aq) + NaOH(aq) ⇌ NaCl(aq) + H2O(l) 2. Calcular o volume de titulante para a neutralização (PE) H+(aq) + OH - (aq) ⇌ H2O(l) nH+ = nOH- Ca(HCl) . Vinicial (HCl) = Ca(NaOH) . Vadd (NaOH) 0,01 . 0,05 = 0,01 . Vadd (NaOH) Vadd (NaOH) = 0,05 L = 50mL Vadd no PE = 50mL Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de HCl 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 1: Antes do início da titulação • Nenhum titulante foi adicionado ao titulado. A solução contém apenas ácido forte e água, ou seja, uma solução aquosa de ácido forte. O pH da solução será determinado pela ionização do ácido forte. HCl(aq) H + (aq) + Cl - (aq) 1mol 1mol [H+] = Ca(HCl) = 0,01mol.L-1 pH = -log [H+] = 2,0 nH+inicial = Ca(HCl) . Vinicial = 0,01 . 0,05 = 0,0005 mol Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de HCl 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. • A solução é composta por uma mistura de ácido forte que ainda não reagiu com a base forte mais o sal formado pela reação do ácido forte com base que foi adicionada. O pH da solução será determinado pela ionização do ácido forte que permaneceu na solução. 0mL < Vadd < 50mL (PE) Adição de 10,00mL de titulante: (Vadd = 10,00mL) nOH-add = Ca(NaOH) . Vadd = 0,01 . 0,01 = 0,0001 mol nH+inicial = Ca(HCl) . Vinicial = 0,01 . 0,05 = 0,0005 mol nH+equilíbrio = nH + inicial - nOH - add = 0,0005 – 0,0001 = 0,0004 mol [H+]equilíbrio = nH + equilíbrio / Vtotal pH = -log [H+] = -log 6,67.10-3 = 2,18 CUIDADO: Vtotal = Vinicial + Vadd Vtotal = 0,05 + 0,01 Vtotal = 0,06 L = 0,0004/ 0,06 = 0,0004 / 0,06 = 6,67.10-3mol.L-1 Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de HCl 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 3: Após o início da titulação, ao atingir o Ponto de Equivalência. • A quantidade de base forte adicionada foi suficiente para reagir com todo o ácido forte presente na solução, produzindo água. O pH será determinado pelo equilíbrio da água. Vadd = 50mL (PE) Adição de 50,00mL de titulante: (Vadd = 50,00mL) nOH-add = nH + inicial H+(aq) + OH - (aq) ⇌ H2O(l) Kw = 10 -14 Kw = [H +]PE . [OH -]PE [H +]PE = 10 -7 mol.L-1 pH = -log [H+] = -log 10-7 = 7,00 Sempre ocorrerá para ácido/base forte, pois seus sais não sofrem hidrólise (bases/ácidos conjugados não são fracas) Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de HCl 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 4: Após o início da titulação, depois do Ponto de Equivalência. • Nesta região houve excesso de base forte adicionada a solução. O pH da solução será determinado pela dissociação da base forte. Vadd > 50mL (PE) Adição de 60,00mL de titulante: (Vadd = 60,00mL) nOH-add = Ca(NaOH) . Vadd = 0,01 . 0,06 = 0,0006 mol nH+inicial = Ca(HCl) . Vinicial = 0,01 . 0,05 = 0,0005 mol nOH-equilíbrio = nOH - add – nH + inicial = 0,0006 – 0,0005 = 0,0001 mol de OH - [OH-]equilíbrio = nOH - equilíbrio / Vtotal= 0,0001 / 0,11 = 0,0001 / 0,11 = 9,09.10 -4mol.L-1 pOH = -log [OH-] = -log 9,09.10-4 = 3,04 pH = 14 – pOH = 10,96 IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Aula 08-A: Volumetria de Neutralização – Curvas de titulação de ácidos fracos com bases fortes e de bases fracas com ácidos fortes Relembrando – Equilíbrios de ácidos fracos • Um ácido fraco não irá sofrer ionização completa quando adicionado em água, mas irá estabelecer um equilíbrio químico baseado em sua constante de ionização ácida (Ka). HA(aq) + H2O(l) ⇌ H3O + (aq) + A – (aq) HA(aq) ⇌ H + (aq) + A – (aq) ácido fraco base conjugada ácido fraco base conjugada + Relembrando – Equilíbrios de ácidos fracos e bases fracas • O ânion do ácido fraco irá atuar como uma base fraca, estabelecendo um equilíbrio com uma constante de equilíbrio básica Kb, no processo denominado hidrólise. A– (aq) + H2O(l) ⇌ HA(aq) + OH – (aq) base fraca ácido conjugado Kw 1/Ka Curvas de Titulação – ácidos fortes e ácidos fracos Ácido forte com base forte Ácido fraco com base forte R1 R1 ionização do ácido (H + total) R2 neutralização parcial do ácido (H + não neutralizado) R3 PE: equilíbrio da água (Kw) R4 excesso de base (OH - excesso) diluição R2 neutralização parcial R4 excesso de OH- R3 R1 R1 ionização do ácido fraco (Ka) R2 neutralização parcial do ácido fraco (tampão HA/A-) R3 PE: equilíbrio da base fraca (Kb hidrólise) R4 excesso de base (OH-excesso) R3 R4 R2 • Genericamente, a de titulação pode ser dividida em 3 regiões: 1- ANTES do PE • Coexistência do ácido fraco (HA) e sua base conjugada (A-) tampão • Relação HA/A- determina o pH do meio (pH = pKa - log [HA]/[A-]) 2- NO PE • Todo ácido fraco foi neutralizado, sobrando uma solução de sua base conjugada (A-) • pH determinado pelo equilíbrio da base fraca (Kb, hidrólise) 3- APÓS o PE • Excesso de titulante base • OH- em excesso determina o pH Titulação de ácido fraco com base forte Curva de titulação de ácido fraco com base forte • Para o cálculo da curva de titulação, entretanto, é conveniente estipular 4 etapas: ETAPA 1: Antes do início da titulação • Nenhum titulante foi adicionado ao titulado. A solução contém apenas ácido fraco e água. O pH da solução será determinado pelo equilíbrio de ionização do ácido fraco (Ka). ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. • A solução é composta por uma mistura de ácido fraco (HA) que ainda não reagiu, com seu ânion (A-, base conjugada). O pH da solução será determinado pelo tampão HA/A- que se forma na solução. ETAPA 3: Após o início da titulação, ao atingir o Ponto de Equivalência. • A quantidade de base forte adicionada foi suficiente para reagir com todo o ácido fraco presente na solução, produzindo água. O pH será determinado pelo equilíbrio do ânion do ácido fraco (base conjugada) em água (Kb, hidrólise). ETAPA 4: Após o início da titulação, depois do Ponto de Equivalência. • Nesta região houve excesso de base forte adicionada a solução. O pH da solução será determinado pelo excesso de OH- proveniente da base forte. Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. 1. Equação da Neutralização: H3CCOOH(aq) + NaOH(aq) ⇌ H3CCOONa (aq) + H2O(l) H3CCOOH(aq) + OH - (aq) ⇌ H3CCOO - (aq) + H2O(l) 2. Calcular o volume de titulante para a neutralização (PE) H+(aq) + OH - (aq) ⇌ H2O(l) nH+ = nOH- Ca(H3CCOOH) . Vinicial (H3CCOOH) = Ca(NaOH) . Vadd (NaOH) 0,01 . 0,05 = 0,01 . Vadd (NaOH) Vadd (NaOH) = 0,05 L = 50mL Vadd no PE = 50mL Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 1: Antes do início da titulação. (ácido fraco) • Nenhum titulante foi adicionado ao titulado. A solução contém apenas ácido fraco e água. O pH da solução será determinado pelo equilíbrio de ionização do ácido fraco (Ka). H3CCOOH(aq) ⇌ H + (aq) + H3CCOO - (aq) Ka=1,8.10 -5 Início 0,01 10 -7 - Reagiu/Formou - x + x + x Equilíbrio 0,01-x 10-7 + x x aproximações (0,01>>x) (10-7<<x) 0,01-x≈0,01 10-7+x≈x 0,01 x Ka = [H+].[H3CCOO -] / [H3CCOOH] 1,8.10 -5 = x2/0,01 x = 4,24.10-4 mol.L-1 pH = -log [H+] = -log 4,24.10-4 = 3,37 Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. (tampão) • A solução é composta por uma mistura de ácido fraco (HA) que ainda não reagiu, com seu ânion (A-, base conjugada). O pH da solução será determinado pelo tampão HA/A- que se forma na solução. 0mL < Vadd < 50mL (PE) Adição de 10,00mL de titulante: (Vadd = 10,00mL) nOH-add = CaNaOH . Vadd = 0,01 . 0,01 = 0,0001 mol nH3COOHinicial = Ca H3CCOH . Vinicial = 0,01 . 0,05 = 0,0005 mol Restam no meio: nH3CCOHequilíbrio = nH3CCOHinício – nH3CCOHneutralizado = 0,0004 mol nOH-add = 0,0001 mol nH3CCOHneutralizado = 0,0001 mol nH3CCO-formado = 0,0001 mol Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. (tampão) • A solução é composta por uma mistura de ácido fraco (HA) que ainda não reagiu, com seu ânion (A-, base conjugada). O pH da solução será determinado pelo tampão HA/A- que se forma na solução. 0mL < Vadd < 50mL (PE) Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. (tampão) • A solução é composta por uma mistura de ácido fraco (HA) que ainda não reagiu, com seu ânion (A-, base conjugada). O pH da solução será determinado pelo tampão HA/A- que se forma na solução. 0mL < Vadd < 50mL (PE) Adição de 40,00mL de titulante: (Vadd = 40,00mL) nOH-add = CaNaOH . Vadd = 0,01 . 0,04 = 0,0004 mol nH3COOHinicial = Ca H3CCOH . Vinicial = 0,01 . 0,05 = 0,0005 mol Restam no meio: nH3CCOHequilíbrio = nH3CCOHinício – nH3CCOHneutralizado = 0,0001 mol nOH-add = 0,0004 mol nH3CCOHneutralizado = 0,0004 mol nH3CCO-formado = 0,0004 molExemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. (tampão) • A solução é composta por uma mistura de ácido fraco (HA) que ainda não reagiu, com seu ânion (A-, base conjugada). O pH da solução será determinado pelo tampão HA/A- que se forma na solução. 0mL < Vadd < 50mL (PE) Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 3: Após o início da titulação, ao atingir o Ponto de Equivalência. (hidrólise) • A quantidade de base forte adicionada foi suficiente para reagir com todo o ácido fraco presente na solução, produzindo água. O pH será determinado pelo equilíbrio do ânion do ácido fraco (base conjugada) em água (Kb, hidrólise). Vadd = 50mL (PE) Adição de 50,00mL de titulante: (Vadd = 50,00mL) nOH-add = nH + inicial = nH3COO - formado [H3COOH -] = nH3COO - formado / VTOTAL = 0,0005 / 0,1 = 0,005 mol.L -1 Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 3: Após o início da titulação, ao atingir o Ponto de Equivalência. (hidrólise) • A quantidade de base forte adicionada foi suficiente para reagir com todo o ácido fraco presente na solução, produzindo água. O pH será determinado pelo equilíbrio do ânion do ácido fraco (base conjugada) em água (Kb, hidrólise). Vadd = 50mL (PE) H3CCOO - (aq) + H2O(l) ⇌ H3CCOOH(aq) + OH - (aq) I 0,005 --- 10-7 R/F – x +x +x EQ 0,005 – x x 10-7 + x 0,005 x pOH = -log (1,69.10-6)=5,77 pH = 14 – pOH = 8,23 Exemplo: Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução de H3CCOOH (HAc) 0,01 mol.L-1 com solução de NaOH 0,01 mol.L-1. ETAPA 4: Após o início da titulação, depois do Ponto de Equivalência. • Nesta região houve excesso de base forte adicionada a solução. O pH da solução será determinado pelo excesso de OH- proveniente da base forte. Vadd > 50mL (PE) Adição de 60,00mL de titulante: (Vadd = 60,00mL) nOH-add = Ca(NaOH) . Vadd = 0,01 . 0,06 = 0,0006 mol nH+inicial = Ca(HCl) . Vinicial = 0,01 . 0,05 = 0,0005 mol nOH-equilíbrio = nOH - add – nH + inicial = 0,0006 – 0,0005 = 0,0001 mol de OH - [OH-]equilíbrio = nOH - equilíbrio / Vtotal= 0,0001 / 0,11 = 0,0001 / 0,11 = 9,09.10 -4mol.L-1 pOH = -log [OH-] = -log 9,09.10-4 = 3,04 pH = 14 – pOH = 10,96 IFSP – Campus São Paulo Licenciatura em Química QATK6 – Química Analítica Quantitativa Aula 08-B: Volumetria de Neutralização – Curvas de titulação de ácidos fracos polipróticos com bases fortes Retomando a aula passada... • Cálculo da curva de titulação: ETAPA 1: Antes do início da titulação • Nenhum titulante foi adicionado ao titulado. A solução contém apenas ácido fraco e água. O pH da solução será determinado pelo equilíbrio de ionização do ácido fraco (Ka). ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. • A solução é composta por uma mistura de ácido fraco (HA) que ainda não reagiu, com seu ânion (A-, base conjugada). O pH da solução será determinado pelo tampão HA/A- que se forma na solução. ETAPA 3: Após o início da titulação, ao atingir o Ponto de Equivalência. • A quantidade de base forte adicionada foi suficiente para reagir com todo o ácido fraco presente na solução, produzindo água. O pH será determinado pelo equilíbrio do ânion do ácido fraco (base conjugada) em água (Kb, hidrólise). ETAPA 4: Após o início da titulação, depois do Ponto de Equivalência. • Nesta região houve excesso de base forte adicionada a solução. O pH da solução será determinado pelo excesso de OH- proveniente da base forte. Titulação de um ácido fraco de concentração Ca com solução de base forte. ETAPA 1: Antes do início da titulação. (pH ácido fraco) Vadd = 0mL HA(aq) ⇌ H + (aq) + A - (aq) Início Ca 10 -7 - Reagiu/Formou - x + x + x Equilíbrio Ca – x 10-7 + x x aproximações (Ca>>x) (10-7<<x) Ca – x ≈ Ca 10-7 + x ≈ x Ca x Verificar as aproximações! SE: Ca>>x E 10-7<<x Titulação de um ácido fraco de concentração Ca com solução de base forte. ETAPA 1: Antes do início da titulação. (pH ácido fraco) Vadd = 0mL HA(aq) ⇌ H + (aq) + A - (aq) Início Ca 10 -7 - Reagiu/Formou - x + x + x Equilíbrio Ca – x 10-7 + x x aproximação (10-7<<x) 10-7 + x ≈ x x a.x2 + b.x + c = 0 a = 1 b = Ka c = – Ka.Ca Verificar a aproximação! SE: 10-7<<x Titulação de um ácido fraco de concentração Ca com solução de base forte. ETAPA 1: Antes do início da titulação. (pH ácido fraco) Vadd = 0mL HA(aq) ⇌ H + (aq) + A - (aq) Início Ca 10 -7 - Reagiu/Formou - x + x + x Equilíbrio Ca – x 10-7 + x x a.x2 + b.x + c = 0 a = 1 b = Ka + 10 -7 c = – Ka.Ca Titulação de um ácido fraco de concentração Ca com solução de base forte. ETAPA 2: Após o início da titulação, mas antes do Ponto de Equivalência. (tampão) 0mL < Vadd < VPE HA(aq) + OH - (aq) ⇌ A - (aq) + H2O(l) nOH-add = nHAreagiu = nA-formado nA-formado = Vadd .Cbase HA é um ácido fraco mistura HA e A- forma um tampão nHAtampão = nHAinício – nHAreagiu = Ca.Vácido – Vadd .Cbase Titulação de um ácido fraco de concentração Ca com solução de base forte. ETAPA 3: Após o início da titulação, ao atingir o Ponto de Equivalência. (hidrólise) Vadd = VPE nOH-add = nHAinício = nA - formado CA- = nHAinício/VTOTAL = nHAinício/(Vinício + VPE) A-(aq) + H2O(l) ⇌ HA(aq) + OH - (aq) I CA- --- 10-7 R/F – x +x + x EQ CA- – x x 10-7 + x a.x2 + b.x + c = 0 a = 1 b = Kb + 10 -7 c = – Kb.CA- Titulação de um ácido fraco de concentração Ca com solução de base forte. ETAPA 4: Após o início da titulação, depois do Ponto de Equivalência. (excesso de OH-) Vadd > VPE nOH-add = Cbase . Vadd nOH-excesso = nOH - add – nH + início = Cbase . Vadd – Ca . Vinício [OH-]excesso = nOH - excesso / Vtotal = (Cbase . Vadd – Ca . Vinício) / (Vadd + Vinício) pOH = -log [OH-]excesso pH = 14 – pOH pH = 14 – (Cbase . Vadd – Ca . Vinício) / (Vadd + Vinício) Curvas de Titulação – ácidos fracos (a) Curvas calculadas para titulação de 50,0mL de ácidos fracos HA, de concentração 0,020 mol.L-1 com NaOH 0,100mol.L-1. Ka diminui Quanto menor o valor de Ka (mais fraco o ácido) menos nítida a inflexão. (a) Curvas calculadas para titulação de 50,0mL de ácido fraco HA (pKa = 5), com a concentração de NaOH 5 vezes maior. concentração diminui Quanto mais diluído o ácido, menos nítida a inflexão. Ácidos Polipróticos • São ácidos que possuem mais de um hidrogênio ionizável em sua estrutura. • Há vários exemplos de ácidos polipróticos fortes ou fracos, sendo de nosso interesse neste ponto, os fracos. • Estes devem possuir equilíbrios de ionização parcial sequenciais, com valores decrescentes de constante de ionização ácida, como no exemplo genérico a seguir. 1ª ionização: H3A(aq) ⇌ H + (aq) + H2A – (aq) 2ª ionização: H2A – (aq) ⇌ H + (aq) + HA 2– (aq) 3ª ionização: HA2–(aq) ⇌ H + (aq) + A 3– (aq) Ka1 > Ka2 > Ka3 Comparando curvas de calibração de alguns ácidos polipróticos Titulação com solução de NaOH 0,1000mol.L-1 de 25,0mL de soluções dos seguintes ácidos polipróticos: A – ácido fosfórico B – ácido oxálico C – ácido sulfúrico Ácido Fosfórico (H3PO4) Ka1 = 7,11.10 -3 / Ka2 = 6,34.10 -8 / Ka3 = 4,22.10 -13 ÁcidoOxálico (HOOCCOOH) Ka1 = 5,62.10 -2 / Ka2 = 5,42/10 -5 Ácido Sulfúrico (H2SO4) Ka1 >1 / Ka2 = 1,02.10 -2 Ácido Fosfórico Duas inflexões bem definidas para a 1ª e 2ª ionização. Não se observa a 3ª inflexão. Ácido Oxálico Primeira inflexão pouco nítida. Segunda inflexão bem nítida. Ácido Sulfúrico Apenas a segunda inflexão é perceptível. Diferença entre as constantes é grande (Ka1/Ka2 ≈ 10 5 e Ka2/Ka3 ≈ 10 5) Ka3 muito pequeno Diferença entre as constantes não é tão grande Ka1/Ka2 ≈ 10 3 Ka1/Ka2 ≈ 10 2 e Ka1 e Ka2 são valores elevados Inflexões nítidas e tituláveis em ácidos polipróticos (regras práticas): Diferença entre os Ka’s deve ser , no mínimo, ao redor de 10 4. Valor do Ka deve ser maior que 10 -8. A B e C C A B Prevendo curvas de calibração de alguns ácidos polipróticos Inflexões nítidas e tituláveis em ácidos polipróticos (regras práticas): Diferença entre os Ka’s deve ser, no mínimo, ao redor de 10 4. Valor do Ka deve ser maior que 10 -8. Ácido Ka1 Ka2 Ka1/Ka2 Maleico 1,20.10-2 5,37.10-7 2,2.104 Carbônico 4,46.10-7 4,69.10-11 9,5.103 Sulfuroso 1,39.10-2 6,73.10-8 2,1.105 Succínico 6,21.10-5 2,31.10-6 2,7.10 Curva com duas inflexões de interesse analítico (tituláveis). Curva com duas inflexões de interesse analítico (tituláveis). Curva apenas com a segunda inflexão titulável. A variação de pH na primeira inflexão não a torna de interesse analítico. Curva apenas com a primeira inflexão titulável. A neutralização do 2º H+ leva a uma variação de pH pequena (não titulável). Prevendo curvas de calibração de alguns ácidos polipróticos Ácido Ka1 Ka2 Ka1/Ka2 Maleico 1,20.10-2 5,37.10-7 2,2.104 Carbônico 4,46.10-7 4,69.10-11 9,5.103 Sulfuroso 1,39.10-2 6,73.10-8 2,1.105 Succínico 6,21.10-5 2,31.10-6 2,7.10 Curvas de Titulação – ácidos polipróticos A B – Tampão 1 H2A/HA - D – Tampão 2 HA-/A2- F – Excesso OH- C E Curva de titulação de 20,00mL de um ácido fraco H2A (pKa1 = 3,0, pKa2=7,0) 0,100mol.L -1 com NaOH 0,100mol.L-1. Para que as aproximações sejam feitas e as inflexões sejam nítidas, deve-se ter Ka1 / Ka2 > 10 3. A – Antes do início da titulação ácido fraco B – 1ª Região tamponada H2A(aq) ⇌ H + (aq) + HA - (aq) Ka1 C – 1º Ponto de Equivalência Neutralização completa do H2A D – 2ª Região tamponada HA-(aq) ⇌ H + (aq) + A 2- (aq) Ka2 E– 2º Ponto de Equivalência Neutralização completa do HA- F – Excesso de Base Curvas de Titulação – ácidos polipróticos A B – Tampão 1 H2A/HA - D – Tampão 2 HA-/A2- F – Excesso OH- C E Curva de titulação de 20,00mL de um ácido fraco H2A (pKa1 = 3,0, pKa2=7,0) 0,100mol.L-1 com NaOH 0,100mol.L-1. Para que as aproximações sejam feitas e as inflexões sejam nítidas, deve-se ter Ka1 / Ka2 > 10 3. A – Antes do início da titulação ácido fraco (Ka1 >> Ka2) H2A(aq) ⇌ H + (aq) + HA - (aq) Ka1 = [H +].[Ha-] / [H2A] B – 1ª Região tamponada H2A(aq) ⇌ H + (aq) + HA - (aq) Ka1 pH = pKa1 – log [H2A] / [HA -] V=VPE1/2 pH = pKa1 C – 1º Ponto de Equivalência Neutralização completa do H2A pH = (pKa1 + pKa2) / 2 D – 2ª Região tamponada HA-(aq) ⇌ H + (aq) + A 2- (aq) Ka2 pH = pKa2 – log [HA -] / [A2-] V=(VPE1+VPE2)/2 pH = pKa2 E– 2º Ponto de Equivalência Neutralização completa do HA- (hidrólise A2-) H2O(l) + A 2- (aq) ⇌ HA - (aq) + OH - (aq) Kb2 = Kw/Ka2 = [HA -].[OH-]/[A2-] F – Excesso de Base Excesso de OH- adicionado Curvas de Titulação – ácidos polipróticos Curva de titulação para 25,00mL de ácido maleico (Ka1 =?; Ka2=?) 0,100 mol.L-1 com NaOH 0,1000 mol.L-1. 1ºPE 12,5 25,0 pKa1 ≈ 2,1 2ºPE 50,0 37,5 pKa2 ≈ 6,4 Estimando os valores de Ka1 e Ka2: pKa1 ≈ 2,1 Ka1 ≈ 10 -2,1 ≈ 7,94.10-3 pKa2 ≈ 6,4 Ka2 ≈ 10 -6,4 ≈ 3,98.10-7 Tabelado: Curvas de Titulação – ácidos polipróticos Curva de distribuição das espécies do ácido maleico (H2M), hidrogenomaleato (HM -) e maleato (M2-) em função do pH. Curva de distribuição das espécies do ácido maleico (H2M), hidrogenomaleato (HM-) e maleato (M2-) em função do pH, ao longo da titulação. Curvas de Titulação – ácidos polipróticos Curva de distribuição das espécies do ácido maleico (H2M), hidrogenomaleato (HM-) e maleato (M2-) em função do pH, ao longo da titulação. Linha contínua (preta): α Linha tracejada (cinza): curva de titulação α0 = grau de ionização de H2A (C4H4O4) α1 = grau de ionização de HA - (C4H3O4 -) α2 = grau de ionização de A 2- (C4H2O4 2-) No início α0 = 70% e α1 = 30% : contribuição do equilíbrio H2A/HA - No 1ºPE α1 = 100% : contribuição do HA - No 2ºPE α2 = 100% : contribuição do A 2- No Ka1 α0 = 50% e α1 = 50% : contribuição do equilíbrio H2A/HA - No Ka2 α1 = 50% e α2 = 50% : contribuição do equilíbrio HA-/A2- Curvas de Titulação Sugestão de programa para construção de curvas de titulação. Para quem não quiser fazer o programa no Excel (ou similar) Pra quem quiser explorar mais recursos. CurTiPot (Curvas de Titulação Potenciométricas) Prof. Dr. Ivano Gutz (IQ-USP) Programa freeware para uso no Excel, distribuído gratuitamente desde 1992 http://www.iq.usp.br/gutz/Curtipot.html http://www.iq.usp.br/gutz/Curtipot.html CurTiPot
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