Reações de Titulação de ComplexaçãoFerramenta externa

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Reações de Titulação de Complexação
Desafio:
A dureza da água refere-se à concentração total de íons alcalino-terrosos como o Mg2+ e o Ca2+ nesta água. A ocorrência deste evento não é desejável, pois a presença de água dura pode formar depósitos sólidos nas tubulações, conhecidos como crostas.
Uma amostra de água dura de uma empresa contendo íons de Ca2+ e Mg2+, com volume igual a 35,00 mL de EDTA 0,01555 mo/L. Após a primeira titulação, uma segunda alíquota de 35,00 mL de água dura foi alcalinizada com NaOH para precipitar o Mg2+ como hidróxido sólido. O líquido foi, então, titulado com 10,95 mL da solução de EDTA. Calcular:
a) A dureza total desta água em ppm de CaCO3.
b) A concentração de CaCO3 (em ppm). - Peso molecular: 107,087 g/mol.
C) A concentração em ppm de MgCO3. - Peso molecular: 84,34 g/mol.
Padrão de resposta esperado
O EDTA é um complexante que não é seletivo, então, na primeira titulação ele complexou tanto o Mg quanto o Ca; na segunda etapa, como o magnésio foi precipitado na forma de hidróxido, o sobrenadante titulado foi somente o Ca2+ .
No início, foram titulados os dois cátions juntos:
Sabendo que C=n/V, para achar o valor de n, rearranjamos a expressão da seguinte forma: n=CxV, substituindo o valor da concentração do EDTA e do gasto na titulação temos:
n= 0,0155 mol/L x 0,035 L -> n= 0,0005425 mols de EDTA
Para a segunda titulação admite-se que já não havia mais Mg2+ no meio, sendo apenas o cálcio titulado, logo o cálculo segue o anterior.
n= 0,0155 mol/L x 0,01095L -> n= 0,0001697 mols de EDTA.
Como a relação do EDTA é 1:1 com o Ca e o Mg, podemos dizer que cada mol de EDTA complexou com cada mol de Mg e Ca.
Na segunda titulação, n= 0,0001697 é o número de mols de Ca2+ e na primeira n= 0,0005425 mols é o número de mols de Ca2+ + Mg2+.
Logo, para achar a quantidade de mols de Mg2+ podemos subtrair do total a quantidade de mols de Ca2+:
0,0005425 mol - 0,0001697 mol = 0,0003728 mol de Mg2+
Multiplicando a massa do CaCO3 pelo número de mols, temos 0,0001697 mols x 107,087 g/mol = 0,01817 g ou 18,17 mg; para o MgCO3 0,0003728 mols x 84,34 g/mol= 0,03144 g ou 31,44 mg;
A concentração em ppm é dada pela expressão mg/L. Como já encontramos a massa dos dois compostos em mg e a alíquota para os dois é de 35 mL, façamos agora o seguinte cálculo:
para o MgCO3 -> C= m/V -> C= 31,44 mg /0,035 L = 898,28 ppm
para o CaCO3 -> C = m/V-> C= 18,17 mg /0,035 L= 519,14 ppm
1. A maioria dos íons metálicos reage com doadores de pares de elétrons para formar compostos de coordenação ou complexos. As espécies doadoras ou ligantes devem ter, pelo menos, um par de elétrons desemparelhados disponível para a formação da ligação. Um ligante que possui um único grupo doador de elétrons, como a amônia, é conhecido como:
E. e) Unidentado.
Um ligante que possui um único grupo doador de elétrons, como a amônia, é chamado unidentado (dente único), enquanto aquele, como a glicina, que possui dois grupos disponíveis para ligações covalentes, é dito bidentado.
2. O ácido etilenodiaminotetracético, também chamado ácido (etilenodinitrilo) tetracético, comumente abreviado para EDTA (do inglês Ethilene Diamine Tetraacetic Acid), é o titulante complexométrico mais largamente utilizado. Diversos tipos diferentes de métodos titulométricos podem ser utilizados com o EDTA. Entre os citados abaixo, qual NÃO utiliza este composto?
E. e) Métodos cromatográficos.
Esta é a resposta, pois não é possível detectar o ponto final de titulação com EDTA através de métodos cromatográficos.
3. Uma titulação complexométrica é uma titulação que se fundamenta em formação de complexos. Neste caso, qual é a concentração em mol/L de uma solução de EDTA onde foi requerido 20,32 mL na titulação de uma amostra contendo Ca2+ a partir de 211,44 mg de CaCO3 (Massa Molecular = 100,09 g/mol).
A. a) 0,1039 mol/L de EDTA.
Correto. Inicialmente calcula-se o número de mols de CaCO3:
n mols= m (em g) / MM (em g/mol)
--> 211,44 mg = 0,21144 g
n mols = 0,21144 g / 100,09 g/mol
n mols de CaCO3 = 2,11.10-3 mols de CaCO3.
Como o reagente combina com íons metálicos na proporção de 1:1 não importando a carga do cátion. Então, pela estequiometria:
n mols CaCO3 = n mols EDTA
n mols EDTA = 2,11.10-3 mols EDTA
Logo: V utilizado para titulação: 20,32 mL --> 0,02032 L de EDTA
n mols= V (em L) . M (em mol/L) 2,11.10-3 mols de EDTA = 0,02032 L . C mol/L
C EDTA = 0,1039 mols/L de EDTA
4. Em titulações complexométricas, é necessário a utilização de técnicas e/ou indicadores específicos, considerando-se alguns detalhes na escolha dos mesmos, possibilitando a determinação do ponto de final desta titulação. Neste caso, qual das alternativas abaixo NÃO é um método de determinação do ponto final de uma titulação complexométrica?
A. a) Indicador fenolftaleína.
Este indicador é o mais utilizado nas titulações envolvendo ácido-bases, nos quais o pH de viragem característico encontra-se na faixa de pH de 8 a 9,6.
5. Alguns íons metálicos como o Cromo III reagem lentamente com EDTA, e é usualmente determinado através da titulação de retorno. O Cromo III é muito utilizado como pigmento em algumas tinturas. Neste caso, uma amostra de tinta amarela (contendo a pigmentação amarelo de cromo) foi analisada por tratamento de 3,02 g de amostra com 7,00 mL de 0,0213 M de EDTA. A quantidade de EDTA que não reagiu foi titulada com 1,08 mL de solução de Zn 2+ 0,0104 M. Qual é a quantidade, em porcento, de Cromo III nesta amostra de tinta?
B. b) 0,237% de Cromo III.
Inicialmente: n mols de EDTA total = V (L) . C (M)
n mols de EDTA total = 0,007 L . 0,0213 M =1,49. 10-4 mols EDTA total
n mols de EDTA em excesso = n mols Zn 2+ (necessário para titular)
n mols de EDTA em excesso (em litros) = 0,00108 L . 0,0104 M = 1,12.10-5 mols de EDTA em excesso
n mols do Cr3+ = n EDTA total - n EDTA excesso
n mols do Cr3+ = 1,49. 10-4 - 1,12.10-5 = 1,38.10-4 mols de Cr3+
A massa de Cr3+ pode ser obtida:
n = m/MM
m Cr3+ = 1,38.10-4 mols X 51,996 g/mol de Cr3+ = 7,17.10-3 g de Cr3+
Então, a porcentagem de Cr3+ será:
100 % - 3,02 g de Cr3+ (se toda a amostra fosse só Cr3+)
X - 7,17 10-3 g de Cr3+
X = 0,237 % de Cr3+