QUI026 - Aula-7 ppt

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Química Analítica 
Quantitativa
Introdução a Titulometria
Prof. Flavio Soares Silva
2018
Floresta em Jizera, República Checa
Buretas antigas
Titulação
Montagem em laboratório para realizar uma titulação
Como fazer manualmente
O processo de titulação
Leituras -> ± 0,01 mL.
Deve-se evitar o erro de paralaxe.
Adicionar indicador.
Adicionar gota-gota do agente titulante sob agitação, até coloração constante.
O processo de titulação
No início da titulação, o titulante pode ser adicionado um pouco mais rapidamente.
Mas, quando se aproxima do ponto final, são acrescentadas porções cada vez menores.
No ponto final menos da metade de uma gota de titulante pode causar uma alteração da cor.
Definição
A titulometria inclui um grupo de métodos analíticos baseados na determinação de um reagente de concentração conhecida que é requerida para reagir completamente com o analito (amostra).
O reagente pode ser uma substância química ou uma corrente elétrica de grandeza conhecida.
Tipos de titulometria
Titulometria volumétrica envolve a medida de volume de uma solução de concentração conhecida necessária para reagir completamente com o analito.
Titulometria gravimétrica difere unicamente em relação ao fato de que a massa do reagente é medida em vez do seu volume.
Titulometria coulométrica o “reagente” é uma corrente elétrica direta constante de grandeza conhecida que consome o analito. O tempo requerido para completar a reação eletroquímica é medido.
Princípios da análise titulométrica
Titulação
Titulante
Analito 
Indicador
Ponto de equivalência X ponto final
Erro de titulação
Titulação em branco
Solução padrão
A solução padrão (ou titulante padrão) é um reagente de concentração exatamente conhecida utilizado na análise titulométrica.
Titulação
É o processo no qual o reagente padrão é adicionado à solução de um analito até que a reação entre os dois seja julgada completa.
Retrotitulação
É um processo no qual o excesso de uma solução padrão usada para consumir o analito é determinada por uma segunda titulação padrão.
As retrotitulações são frequentemente requeridas quando a velocidade de reação entre o analito e o reagente é lenta ou quando falta estabilidade a solução do analito.
Indicador
É uma substância ou solução adicionada em pequena quantidade a solução do analito para produzir uma alteração física visível (chamada ponto final) próximo ao ponto de equivalência. 
As alterações típicas do indicador incluem: 
uma alteração na cor (aparecimento ou desaparecimento), 
o aparecimento e desaparecimento de turbidez.
Ponto final
O ponto final é um ponto na titulação quando ocorre uma alteração física associada à condição de equivalência química (ponto de equivalência).
Todo esforço é feito para se assegurar que qualquer diferença de massa ou volume entre o ponto final e o ponto de equivalência seja pequena ou desprezível.
Ponto de equivalência
O ponto de equivalência corresponde a um ponto na titulação quando a quantidade de reagente padrão adicionada é exatamente equivalente à quantidade de analito a ser determinado.
Este ponto pode ser determinado através de cálculos envolvendo a curva de titulação.
Erro de titulação
O erro de titulação é dado pela diferença entre o volume necessário para atingir o ponto final e o volume necessário para o ponto de equivalência.
Normalmente é expresso em termos de porcentagem.
Padrão primário
Um padrão primário é um composto ultra-puro que serve como material de referência para os métodos titulométricos de análise.
A precisão do método analítico é criticamen-te dependente das propriedades desse composto.
Requisitos do 
padrão primário
Padrão secundário
Um padrão secundário é um composto cuja pureza pode ser estabelecida por análise química usando um padrão primário e que serve como material de referência para os métodos titulométricos de análise.
Características da solução padrão
Ser suficientemente estável para que seja necessário determinar sua concentração apenas uma vez;
Reagir rapidamente com o analito para que o tempo requerido entre as adições de titulante seja mínimo;
Reagir de forma completa com o analito para que o ponto final possa ser obtido satisfatoriamente;
Sofrer uma reação seletiva com o analito que possa ser descrita por uma reação balanceada.
Padronização
Em uma padronização, a concentração de uma solução volumétrica é determinada pela sua titulação contra uma quantidade cuidadosamente medida de um padrão primário ou secundário ou um volume exatamente conhecido de outra solução padrão.
Princípios da análise titulométrica
Padronização
Solução padrão
Métodos para determinar a concentração:
Método direto
Padronização
Solução padrão secundário
Procedimentos e cálculos
Relacionar o número de moles do titulante com o número de moles do analito.
# moles titulante = # moles analito
#molestitulante=(V*C)titulante
=
#molesanalito=(V*C)analito
EXEMPLO: Qual é a molaridade de uma solução de HCl se ela gasta 39,72 mL da solução de NaOH 0,09782 Mol L-1 para titular 25,00 mL da solução de HCl ?
No ponto de equivalência:
# molesacido = # molesbase
Vacido X Macido = Vbase X Mbase
# Lacido X Macido = # Lbase X Mbase
EXEMPLO: Qual é a molaridade de uma solução de HCl se ela gasta 39,72 mL da solução de NaOH 0,09782 Mol L-1 para titular 25,00 mL da solução de HCl ?
No ponto de equivalência:
# mLacido X Macido = # mLbase X Mbase
		 # mLbase X Mbase	
Macido = ------------------------
	 		 # mLacido
EXEMPLO: Qual é a molaridade de uma solução de HCl se ela gasta 39,72 mL da solução de NaOH 0,09782 Mol L-1 para titular 25,00 mL da solução de HCl ?
No ponto de equivalência:
	 # mLbase X Mbase	
Macido = ------------------------
	 		 # mLacido
		(39,72 mL)(0,09782 M)
	= ------------------------------- = 0,1554 Mol L-1
			(25,00 mL)
ATIVIDADE AVALIATIVA: Qual é a molaridade de uma solução de H2SO4 se ela gasta 39,72 mL da solução de NaOH 0,09782 Mol L-1 para titular 25,00 mL da solução de H2SO4?
Titulometria
Ácido-Base
Fenolftaleina
Indicador ácido-base
Indicadores ácido-base
Forma ácida
Forma básica
Indicador
Um indicador com pKa=5, revelará uma mudança de cor quando o pH da solução mudar de 4 para 6;
-O intervalo pode mudar devido a natureza do indicador, temperatura, força iônica, substâncias orgânicas no meio.
Tabela de indicadores
Há inúmeros indicadores
naturais
Titulação de ácido forte com base forte
H3O+(aq) + OH-(aq) 2 H20
moles HCl = moles NaOH
Ma Va = Mb Vb
Veq = Vb = (Va Ma) / Mb
Como é uma curva de 
titulação?
Curva de titulação
Curva – antes do pto equivalência
Antes do ponto de equivalência existe excesso de ácido:
pH = - log [H3O+] = - log [HCl]
[HCl] = (CaVa – CbVb) / (Va + Vb)
Curva – no pto de equivalência
No ponto de equivalência temos:
moles ácido = moles de base
	o pH é calculado pela dissociação da água em:
 H3O+ e OH-
Kw= 1.10-14 = [H3O+] [OH-]
[H3O+] = [OH-] = 1.10-7
Curva – após o pto de equivalência
Após o ponto de equivalência temos excesso de base:
[OH-] = (MbVb – MaVa) / (Va + Vb)
Como Kw = [H3O+] [OH-]
[H3O+] = 1.10-14 / [OH-] 
Efeito da concentração
Curvas de titulação de HCl em diferentes concentrações com NaOH equimolar
10-1 M (a)
10-2 M (b)
10-3 M (c)
10-4 M (d)
Titulando ácido fraco com 
base forte – volume inicial
C = concentração analítica
Ka = constante de dissociação do ácidoTitulando ácido fraco com base forte antes do ponto equivalência
Temos um tampão.
É necessário conhecer quanto existe de HA e de A- presentes. 
Pode-se utilizar a equação Henderson-Hasselbalch
Titulando ácido fraco com base forte – no pto de equivalência.
Cd = concentração considerando a diluição
Kb = constante da base conjugada
Titulando ácido fraco com base forte – após o pto de equivalência
Temos excesso de base
Kw = constante de dissociação da água
[H3O+] = 1.10-14 / [OH-] 
Titulação de ácido fraco
Curva com ácido fraco
padrão
Ácidos e bases fortes são utilizados como soluções padrões. Exemplos: HCl, HClO4, H2SO4, NaOH, KOH, Ba(OH)2.
Titulação de ácido fraco 
com base forte
HAc + NaOH NaAc + H2O
moles HAc = moles NaOH 
Ma Va = Mb Vb
Veq = Vb = (MaVa) / Mb
Titulação de ácido fraco
Antes de adicionar base:
Esta parte da disciplina utiliza muito do assunto
Equilíbrio visto na disciplina de Qualitativa (Skoog – Parte II
Equilíbrios Químicos)
pH=2,878
Titulação de ácido fraco
Ao adicionar base o ácido fraco começa a ser convertido na sua base conjugada:
 Formando uma solução tampão.
Equação de 
Henderson-Hasselbach
Ou utilizando a expressão de equilíbrio
Ácido-base.
Termos da equação de Henderson-Hasselbach
Para obter os termos da equação:
Curva de titulação de ácido fraco
Exercício Avaliativo
Calcule o pH na titulação de 50,00 mL de HA 0,1000 mol L-1 com NaOH 0,1000 mol L-1 nos volumes de adição: 0,00 mL; 5,00 mL; 25,00 mL e 50,10 mL.
Ka = 1,75x10-5
Estimativa do pK
Estimativa do pK de um ácido fraco numa titulação com base forte
Efeito do Ka na curva 
Titulando base fraca com ácido forte – volume inicial
C = concentração de base fraca
Kb = constante de dissociação da base fraca
Titulando base fraca com ácido forte – antes do pto de equivalência
Temos um tampão.
É necessário conhecer quanto existe de B e BH+ presentes.
Utiliza-se a equação:
Titulando base fraca com ácido forte – no pto de equivalência
Temos pH < 7
Titulando base fraca com ácido forte – após o pto. de equivalência
Temos excesso de ácido forte:
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