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– AULA PRÁTICA 08: DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CLORETOS EM UMA ÁGUA NATURAL 8.1 – OBJETIVOS Esta aula prática tem como objetivo geral, desenvolver habilidades e competências referentes à técnica analítica de titulometria de precipitação. Como objetivos específicos se destacam os seguintes pontos: - reconhecer as aplicações da titulometria de precipitação enquanto técnica analítica; - distinguir os diferentes métodos empregados na titulometria de precipitação; - aplicar o método de Mohr na determinação da concentração de íons cloretos em uma água. 8.2 – ABORDAGEM TEÓRICA 8.2.1 – Titulometria de precipitação A titulometria de precipitação é um tipo de análise titulométrica baseada em reações de formação de compostos pouco solúveis. O titulante mais usado em titulometria de precipitação é o nitrato de prata (AgNO3), e os métodos que utilizam esse reagente são chamados de métodos argentimétricos. As principais aplicações da titulometria de precipitação são as determinações de haletos (Cl-, Br-, I-) e de ânions de comportamento semelhante aos haletos (SCN-, CNO-, CN- , etc.), mercaptanas, ácidos graxos e alguns ânions divalentes. Existem 03 (três) métodos químicos usando indicadores visuais que são mais usados em titulometria de precipitação: o método de Mohr, o método de Fajans e o método de Volhard. As curvas de titulação para a titulometria de precipitação são, geralmente, gráficos da variação de pAg (pAg = - log [Ag+]) em função do volume de AgNO3 adicionado ao titulado. A figura 01 mostra um exemplo curva de titulação típica da titulometria de precipitação. Figura 01 – Curva de titulação de 50 mL de uma solução de Cl- 0,01 mol/L c/ uma solução de AgNO3 0,02 mol/L (Kps = 1,8 x 10-10). a) Método de Mohr: O método de Mohr utiliza os íons cromato (CrO42-) como indicador. O íon cromato forma um precipitado vermelho-tijolo de cromato de prata (Ag2CrO4) com os íons prata em excesso, nas proximidades do ponto de equivalência. Esse método pode ser usado na determinação de cloretos, brometos e cianetos. O método requer que exista um pequeno excesso de íons prata no ponto final de titulação. Para reduzir-se o erro de titulação costuma-se realizar uma titulação em branco. b) Método de Fajans O método de Fajans utiliza um indicador que muda de coloração segundo este esteja em solução ou adsorvido na superfície de um sólido, estes indicadores são chamados de indicadores de adsorção. O método de Fajans resulta em titulações exatas, reprodutíveis e rápidas. Porém, este método é limitado a relativamente poucas reações onde precipitados coloidais são rapidamente formados. Pode-se determinar por este método íons cloreto, brometo e iodeto. c) Método de Volhard No método de Volhard os íons Ag+ são titulados com uma solução padrão de tiocianato: Ag+(aq) + SCN-(aq) AgSCN(s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Volume de AgNO3 (mL) p A g REGIÃO DE EXCESSO REGIÃO DE EXCESSO DE HALETODE HALETO REGIÃO DE EXCESSO REGIÃO DE EXCESSO DE AgNODE AgNO33 VOLUME DE EQUIVALÊNCIA = VE PE 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Volume de AgNO 3 (mL) p A g REGIÃO DE EXCESSO REGIÃO DE EXCESSO DE HALETODE HALETO REGIÃO DE EXCESSO REGIÃO DE EXCESSO DE AgNODE AgNO33 VOLUME DE EQUIVALÊNCIA = VE PE O íon Fe3+ serve de indicador e a solução torna-se vermelha desde que exista um leve excesso de íons SCN-, devido à formação de um complexo entre o Fe3+ e o íon SCN-: Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+ 8.2.2 – Determinação de cloretos pelo método de Mohr As reações envolvidas na determinação de cloretos pelo método de Mohr são as seguintes: Observa-se que o número de moles de nitrato de prata gastos na titulação é equivalente ao número de moles de íons cloreto presentes na amostra: 3AgNOCl nn (1) Em termos das concentrações em quantidade de matéria e dos volumes da amostra e de titulante teremos a seguinte expressão: 33 AgNOAgNOamostraCl VMVM (2) Ou rearranjando a equação: amostra AgNOAgNO Cl V VM M 33 (3) Reações: Ag+(aq) + Cl - (aq) AgCl(s) (reação de titulação) Ag+(aq) + CrO4 2- (aq) Ag2CrO4(s) (reação do indicador) Precipitado branco (Kps = 1,82 x 10 -10) Precipitado vermelho-tijolo (Kps = 1,2 x 10 -12) Quando um branco é utilizado para corrigir parte do erro de titulação, devemos subtrair o volume de titulante gasto na titulação do branco do volume gasto na titulação da amostra. A equação 3 pode ser então re-escrita: amostra branco AgNO amostra AgNOAgNO Cl V VVM M )( 333 (4) Considerando que para fins práticos, a concentração de cloretos em uma água é expressa em ppm, podemos calcular converter a molaridade em concentração em mg/L de cloretos: amostra Cl branco AgNO amostra AgNOAgNOppm Cl V MMVVM C 1000)( 333 (5) Onde: ClM = concentração de cloretos em mol/L na amostra; 3AgNOM = concentração em mol/L da solução de nitrato de prata usada como titulante; 3AgNO V = volume de nitrato de prata gasto na titulação para reagir com a totalidade dos cloretos presentes na amostra; amostraV = volume de amostra utilizado na titulação; amostraAgNOV 3 = volume de nitrato de prata gasto na titulação da amostra; branco AgNOV 3 = volume de nitrato de prata gasto na titulação do branco; ClMM = massa molar do íon cloreto = 35,5 g/mol; ppm Cl C = concentração de íons cloreto em ppm. EXEMPLO: Na determinação do teor de cloretos em uma água natural pelo método de Mohr, 100 mL de uma amostra da água analisada necessitaram de 20 mL de uma solução 0,01 mol/L de nitrato de prata para atingir o ponto final de titulação. Uma titulação em branco gastou 0,2 mL da mesma solução de nitrato de prata. Calcule a concentração de íons cloreto nessa água em mg/L . Solução: Dados: 3AgNO M = 0,01 mol/L amostraV = 100 mL amostra AgNOV 3 = 20 mL branco AgNOV 3 = 0,2 mL Cl MM = 35,5 g/mol Aplicando a equação 5: amostra Cl branco AgNO amostra AgNOAgNOppm Cl V MMVVM C 1000)( 333 )(100 )/(1000)/(5,35))(2,0)(20()/(01,0 mL gmgmolgmLmLLmol C ppm Cl LmgC ppm Cl /74,66 8.2.3 – Teor de cloretos e qualidade da água O cloreto é um dos íons mais abundantes nas águas naturais e residuárias. Nas águas potáveis o cloreto produz um sabor salgado, variável e que depende dos tipos de cátions predominantes na água. Por exemplo, uma concentração de cloreto de 250 mg/L fornece um sabor salgado detectável quando o sódio é o cátion principal, porém concentrações de até 1000 mg/L de cloretos não apresentarão sabor salgado caso o cálcio e o magnésio sejam os cátions predominantes. A concentração de cloretos é maior nos esgotos domésticos que nas águas naturais devido a excreção de cloretos presentes na alimentação humana. Os efluentes industriais também apresentam, algumas vezes, teores elevados de cloreto. As águas com teor de cloreto elevado podem danificar tubulações e estruturas metálicas, prejudicar o crescimento das plantas e tornar a água imprópria para consumo humano. A portaria 1469 do Ministério da Saúde estabelece que os cloretos sejam aceitos numa concentração de até 250 mg/L em águas potáveis. Para águas minerais a concentração máxima de cloretos é de 100 mg/L. Para águas de caldeiras admite-se uma concentração de até 50 mg/L de cloretos. 8.3 – PROCEDIMENTO PRÁTICO a) Colocar num erlenmeyer de 250 mL, 100 mL da amostra de água, juntar uma pitada de carbonato de cálcio e 4 ou 5 gotas de cromato de potássio. b) Faça paralelamente uma prova em branco, afim de melhor visualizar o ponto final da titulação, por comparação, substitua o volume da água em amostra por igual volumede água destilada. Anote o volume gasto nesta titulação. c) Titule a solução contida no erlenmeyer, com nitrato de prata até que apareça uma cor parda clara (tijolo ou avermelhada) persistente. d) O volume (mL) utilizado no cálculo será dado pela diferença entre o volume gasto para titular a amostra menos o volume gasto na titulação em branco. 8.4 – PÓS-LABORATÓRIO a) Cite algumas situações práticas em sua área profissional onde a concentração de íons cloreto é um parâmetro importante. b) Como podemos padronizar uma solução de nitrato de prata? Pesquise. c) Qual é a finalidade da prova em branco na determinação de cloretos em uma água? d) Calcule a concentração de íons cloreto na solução titulada no ponto de equivalência? (desconsidere a presença do cromato de potássio) 8.5 – MATERIAIS E REAGENTES MATERIAIS REAGENTES 2 erlenmeyers de 250 mL solução de nitrato de prata 0,01 mol/L bureta de 25 mL solução de cromato de potássio 5 % suporte para bureta carbonato de cálcio PA funil 2 béqueres de 50 mL 2 provetas de 100 mL 8.6 – BIBLIOGRAFIA 3 - HARRIS, Daniel C. Análise química quantitativa. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001. 862 p. 4 - SKOOG, D.H. et al. Fundamentos de Química Analítica. 8. ed. São Paulo: Thomson, 2006. 999 p. 5 - BACCAN, Nivaldo et al. Química analítica quantitativa e elementar. 2. ed. rev. ampl. São Paulo: Edgard Blücher; Campinas
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