Aula 5 - Volumetria de Neutralização I

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<p>IQA233 – Química Analítica Farmacêutica II</p><p>Volumetria de Neutralização I</p><p>Vinicius Kartnaller</p><p>(kartnaller@iq.ufrj.br)</p><p>Universidade Federal do Rio de Janeiro</p><p>Instituto de Química</p><p>Departamento de Química Analítica</p><p>2</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>A reação utilizada para avaliar a relação entre o titulante e o titulado é</p><p>uma reação ácido-base.</p><p>IMPORTANTE: Independente da natureza dos ácidos e bases utilizados</p><p>como reagentes, a reação da titulação é do íon H3O</p><p>+ vindo do ácido e do</p><p>OH- vindo da base.</p><p>• Titulação de Ácido Forte com Base Forte</p><p>• Titulação de Base Forte com Ácido Forte</p><p>• Titulação de Ácido Fraco com Base Forte</p><p>• Titulação de Base Fraca com Ácido Forte</p><p>H3O</p><p>+ + OH- ⇄ 2 H2O</p><p>3</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>• Titulação de Ácido Forte com Base Forte</p><p>• Titulação de Ácido Fraco com Base Forte</p><p>Ácido Forte x Ácido Fraco</p><p>H3O</p><p>+ + OH- ⇄ 2 H2O</p><p>Qual a diferença?</p><p>Completamente dissociado!</p><p>HA + H2O → H3O</p><p>+ + A-</p><p>Parcialmente dissociado!</p><p>HA + H2O ⇄ H3O</p><p>+ + A-</p><p>▪ Tampão</p><p>▪ Hidrólise</p><p>H3O</p><p>+ é consumido</p><p>ao longo da titulação</p><p>pH varia ao longo</p><p>da titulação</p><p>4</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Curva de Titulação</p><p>Representação gráfica do processo de titulação, que mostra a variação</p><p>logarítimica de uma determinada propriedade, geralmente</p><p>concentração, em função do volume do titulante adicionado.</p><p>Ácido Forte Ácido Fraco</p><p>Adaptado de: Harvey, D. Analytical Chemistry 2.0, 2008.</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ = [𝑂𝐻−]</p><p>No PE:</p><p>𝑝𝐻 = 7</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ < [𝑂𝐻−]</p><p>No PE:</p><p>𝑝𝐻 > 7</p><p>Forma a espécie</p><p>conjugada A-, que pode</p><p>sofrer hidrólise básica.</p><p>Região Tamponada</p><p>Curva de Titulação</p><p>5</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Na construção de qualquer curva de titulação há</p><p>quatro momentos imprescindíveis:</p><p>(1) Antes de iniciar a titulação;</p><p>(2) Imediatamente antes do ponto de equivalência;</p><p>(3) No ponto de equivalência;</p><p>(4) Após o ponto de equivalência.</p><p>PONTO DE EQUIVALÊNCIA</p><p>(PONTO FINALTEÓRICO)</p><p>Corresponde ao ponto da titulação</p><p>em que é adicionada a quantidade</p><p>de reagente padrão exatamente</p><p>equivalente à quantidade de analito.</p><p>É calculado com base na</p><p>estequiometria da reação envolvida</p><p>na titulação e não pode ser</p><p>determinado experimentalmente.</p><p>Na construção de qualquer curva de titulação há</p><p>quatro momentos imprescindíveis:</p><p>(1) Antes de iniciar a titulação;</p><p>(2) Antes do ponto de equivalência;</p><p>(3) No ponto de equivalência;</p><p>(4) Após o ponto de equivalência.</p><p>Titulante: Ca mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: Cb mol L-1 HCl</p><p>Titulante: Ca mol L-1 B</p><p>Titulado: Cb mol L-1 HA</p><p>Curva de Titulação</p><p>6</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Volume no Ponto de Equivalência</p><p>mol HCl = mol NaOH</p><p>𝐶𝑎𝑉𝑎 = 𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑒𝑞 = (𝐶𝑎𝑉𝑎 Τ) 𝐶𝑏</p><p>Volume no Ponto de Equivalência</p><p>mol HA = mol B</p><p>• Titulação de Ácido Forte com Base Forte</p><p>• Titulação de Base Forte com Ácido Forte</p><p>• Titulação de Ácido Fraco com Base Forte</p><p>• Titulação de Base Fraca com Ácido Forte</p><p>Curva de Titulação (Ácido Forte x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HCl</p><p>7</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Volume no Ponto de Equivalência</p><p>mol HCl = mol NaOH</p><p>𝑉𝑒𝑞 = (𝐶𝑎𝑉𝑎 Τ) 𝐶𝑏</p><p>𝑉𝑒𝑞 = (0,10 × 25 Τ) 0,10</p><p>𝑉𝑒𝑞 = 25mL</p><p>Curva de Titulação (Ácido Forte x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HCl</p><p>8</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 1: Vb= 0,0mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende apenas da</p><p>dissociação do ácido clorídrico</p><p>pH = −logCa = −log (0,10) = 1,0</p><p>Dissociação completa por ser ácido forte</p><p>(1) Antes de iniciar a titulação</p><p>Curva de Titulação (Ácido Forte x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HCl</p><p>9</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 2: Vb= 5,0 mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende apenas da</p><p>dissociação do ácido clorídrico Dissociação completa por ser ácido forte</p><p>(2) Antes do ponto de</p><p>equivalência</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ = ൗ</p><p>𝐶𝑎𝑉𝑎 − 𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ = ൗ0,1 × 25 − 0,1 × 5</p><p>30 = 0,0667 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 v𝑝𝐻 = 1,18</p><p>Curva de Titulação (Ácido Forte x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HCl</p><p>10</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 3: Vb= 12,5 mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende apenas da</p><p>dissociação do ácido clorídrico Dissociação completa por ser ácido forte</p><p>(2) Antes do ponto de</p><p>equivalência</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ = ൗ</p><p>𝐶𝑎𝑉𝑎 − 𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ = ൗ0,1 × 25 − 0,1 × 12,5</p><p>37,5 = 0,0333 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 v1𝑝𝐻 = 1,48</p><p>Curva de Titulação (Ácido Forte x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HCl</p><p>11</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 4: Vb= 24,9 mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende apenas da</p><p>dissociação do ácido clorídrico Dissociação completa por ser ácido forte</p><p>(2) Antes do ponto de</p><p>equivalência</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ = ൗ</p><p>𝐶𝑎𝑉𝑎 − 𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ = ൗ0,1 × 25 − 0,1 × 24,9</p><p>49,9 = 2,0 × 10−4 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 v1𝑝𝐻 = 3,70</p><p>Curva de Titulação (Ácido Forte x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HCl</p><p>12</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 5: Vb= 25,0 mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende apenas da</p><p>autoionização da água</p><p>(3) No ponto de equivalência</p><p>v1𝑝𝐻 = 7,00</p><p>2H2O ⇄ H3O+ + OH-</p><p>𝐾𝑤 = 𝐻3𝑂</p><p>+ 𝑂𝐻−</p><p>Curva de Titulação (Ácido Forte x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HCl</p><p>13</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 6: Vb= 25,1 mL</p><p>[OH-] depende da base sendo</p><p>adicionada à solução</p><p>(4) Após o ponto de</p><p>equivalência</p><p>v10𝑝𝐻 = 10,30</p><p>𝑂𝐻− =</p><p>𝐶𝑏𝑉𝑏 − 𝐶𝑎𝑉𝑎</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>𝑝𝑂𝐻 = 3,70𝑂𝐻− =</p><p>0,1×25,1−0,1×25,0</p><p>50,1</p><p>= 2,00 × 10−4 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1</p><p>Curva de Titulação (Ácido Forte x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HCl</p><p>14</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização (4) Após o ponto de</p><p>equivalência</p><p>Vb (mL) pH</p><p>0,00 1,00</p><p>5,00 1,18</p><p>12,50 1,48</p><p>24,90 3,70</p><p>25,00 7,00</p><p>25,10 10,30</p><p>30,00 11,96</p><p>50,00 12,52</p><p>Curva de Titulação (Ácido Fraco x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HOAc</p><p>15</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Volume no Ponto de Equivalência</p><p>mol HA = mol NaOH</p><p>𝑉𝑒𝑞 = (𝐶𝑎𝑉𝑎 Τ) 𝐶𝑏</p><p>𝑉𝑒𝑞 = (0,10 × 25 Τ) 0,10</p><p>𝑉𝑒𝑞 = 25mL</p><p>Ka = 1,8x10-5</p><p>Curva de Titulação (Ácido Fraco x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HOAc</p><p>16</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 1: Vb= 0,0mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende apenas da</p><p>dissociação do ácido acético Dissociação parcial por ser ácido fraco</p><p>(1) Antes de iniciar a titulação</p><p>Ka = 1,8x10-5</p><p>𝑝𝐻 =</p><p>1</p><p>2</p><p>(𝑝𝐾𝑎 − 𝑙𝑜𝑔𝐶𝑎)</p><p>𝐶𝐴</p><p>𝐾𝑎</p><p>> 103</p><p>𝑝𝐻 =</p><p>1</p><p>2</p><p>(4,74 − 𝑙𝑜𝑔0,10) v1𝑝𝐻 = 2,87</p><p>Curva de Titulação (Ácido Fraco x Base Forte)</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 =</p><p>𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑂𝐴𝑐 − 𝑚𝑜𝑙 𝑂𝐻−</p><p>𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 =</p><p>𝐶𝑎𝑉𝑎 − 𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HOAc</p><p>17</p><p>Prof. Vinicius</p><p>Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 2: Vb= 5,0 mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende da dissociação do</p><p>ácido acético e da hidrólise do acetato SOLUÇÃO TAMPÃO</p><p>(2) Antes do ponto de</p><p>equivalência</p><p>v𝑝𝐻 = 4,13</p><p>Ka = 1,8x10-5</p><p>𝑂𝐴𝑐− =</p><p>𝑚𝑜𝑙 𝑂𝐻−</p><p>𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙</p><p>𝑂𝐴𝑐− =</p><p>𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 =</p><p>0,1 × 25,0 − 0,1 × 5,0</p><p>30,0</p><p>𝑂𝐴𝑐− =</p><p>0,1 × 5,0</p><p>30,0</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 = 0,0667 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1</p><p>𝑂𝐴𝑐− = 0,0167 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1</p><p>Eq. de Henderson-Hasselbalch</p><p>𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log</p><p>𝐵𝐴𝑆𝐸</p><p>Á𝐶𝐼𝐷𝑂</p><p>𝑝𝐻 = 4,74 + log</p><p>0,0167</p><p>0,0667</p><p>Curva de Titulação (Ácido Fraco x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HOAc</p><p>18</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 3: Vb= 12,5 mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende da dissociação do</p><p>ácido acético e da hidrólise do acetato</p><p>(2) Antes do ponto de</p><p>equivalência</p><p>Ka = 1,8x10-5</p><p>SOLUÇÃO TAMPÃO</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 =</p><p>𝐶𝑎𝑉𝑎 − 𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>v𝑝𝐻 = 4,74</p><p>𝑂𝐴𝑐− =</p><p>𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 =</p><p>0,1 × 25,0 − 0,1 × 12,5</p><p>37,5</p><p>𝑂𝐴𝑐− =</p><p>0,1 × 12,5</p><p>37,5</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 = 0,0333 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1</p><p>𝑂𝐴𝑐− = 0,0333 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1</p><p>Eq. de Henderson-Hasselbalch</p><p>𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log</p><p>𝐵𝐴𝑆𝐸</p><p>Á𝐶𝐼𝐷𝑂</p><p>𝑝𝐻 = 4,74 + log</p><p>0,0333</p><p>0,0333</p><p>Curva de Titulação (Ácido Fraco x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HOAc</p><p>19</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 4: Vb= 24,9 mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende da dissociação do</p><p>ácido acético e da hidrólise do acetato</p><p>(2) Antes do ponto de</p><p>equivalência</p><p>Ka = 1,8x10-5</p><p>SOLUÇÃO TAMPÃO</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 =</p><p>𝐶𝑎𝑉𝑎 − 𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>v𝑝𝐻 = 7,14</p><p>𝑂𝐴𝑐− =</p><p>𝐶𝑏𝑉𝑏</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 =</p><p>0,1 × 25,0 − 0,1 × 24,9</p><p>49,9</p><p>𝑂𝐴𝑐− =</p><p>0,1 × 24,9</p><p>49,9</p><p>𝐻𝑂𝐴𝑐 = 2,00 × 10−4𝑚𝑜𝑙 𝐿−1</p><p>𝑂𝐴𝑐− = 0,0499 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1</p><p>Eq. de Henderson-Hasselbalch</p><p>𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log</p><p>𝐵𝐴𝑆𝐸</p><p>Á𝐶𝐼𝐷𝑂</p><p>𝑝𝐻 = 4,74 + log</p><p>0,0499</p><p>2,00 × 10−4</p><p>Curva de Titulação (Ácido Fraco x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HOAc</p><p>20</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 5: Vb= 25,0 mL</p><p>[H3O</p><p>+] depende apenas da hidrólise</p><p>do acetato</p><p>(3) No ponto de equivalência</p><p>Ka = 1,8x10-5</p><p>Kb = 5,6x10-10</p><p>𝑝𝑂𝐻 =</p><p>1</p><p>2</p><p>(𝑝𝐾𝑏 − 𝑙𝑜𝑔𝐶𝑏)</p><p>𝐶𝐵</p><p>𝐾𝑏</p><p>> 107</p><p>𝑝𝑂𝐻 =</p><p>1</p><p>2</p><p>(9,26 − 𝑙𝑜𝑔0,050) 𝑝𝑂𝐻 = 5,28 v1𝑝𝐻 = 8,72</p><p>Curva de Titulação (Ácido Fraco x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HOAc</p><p>21</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Ponto 6: Vb= 25,1 mL</p><p>[OH-] depende da base sendo</p><p>adicionada à solução</p><p>(4) Após o ponto de</p><p>equivalência</p><p>v10𝑝𝐻 = 10,30</p><p>𝑂𝐻− =</p><p>𝐶𝑏𝑉𝑏 − 𝐶𝑎𝑉𝑎</p><p>𝑉𝑎 + 𝑉𝑏</p><p>𝑝𝑂𝐻 = 3,70𝑂𝐻− =</p><p>0,1×25,1−0,1×25,0</p><p>50,1</p><p>= 2,00 × 10−4 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1</p><p>Ka = 1,8x10-5</p><p>Hidrólise do acetato é</p><p>desprezível porque em meio</p><p>básico a hidrólise alcalina fica</p><p>ainda mais fraca</p><p>Curva de Titulação (Ácido Fraco x Base Forte)</p><p>Titulante: 0,10 mol L-1 NaOH</p><p>Titulado: 0,10 mol L-1 HOAc</p><p>22</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização (4) Após o ponto de</p><p>equivalência</p><p>Vb (mL) pH</p><p>0,00 2,87</p><p>5,00 4,13</p><p>12,50 4,74</p><p>24,90 7,14</p><p>25,00 8,72</p><p>25,10 10,30</p><p>30,00 11,96</p><p>50,00 12,52</p><p>23</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Curva de Titulação - Efeitos</p><p>➢ Força do Ácido (Ka)</p><p>Adaptado de: Harvey, D. Analytical Chemistry 2.0, 2008.</p><p>Ka</p><p>➢ Concentração do ácido</p><p>Menores diferenças entre o ponto de</p><p>equivalência e o ponto final</p><p>Escolha de como determinar o PF:</p><p>Indicadores</p><p>24</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Como determinar o Ponto Final da titulação?</p><p>Um indicador ácido-base é um ácido orgânico</p><p>fraco ou uma base orgânica fraca, cuja forma não</p><p>dissociada possui cor diferente daquela exibida por</p><p>sua base conjugada ou seu ácido conjugado.</p><p>HInd + H2O ⇄ Ind- + H3O</p><p>+</p><p>𝐾𝑎 =</p><p>𝐻3𝑂</p><p>+ [𝐼𝑛𝑑−]</p><p>[𝐻𝐼𝑛𝑑]</p><p>𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔</p><p>[𝐼𝑛𝑑−]</p><p>[𝐻𝐼𝑛𝑑]</p><p>25</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Como determinar o Ponto Final da titulação?</p><p>10:1 Ind- : HInd</p><p>1:10 Ind- : HInd</p><p>Sensibilidade do olho humano</p><p>𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔</p><p>[𝐼𝑛𝑑−]</p><p>[𝐻𝐼𝑛𝑑]</p><p>𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎,𝐻𝐼𝑛𝑑 ± 1</p><p>Faixa de Viragem</p><p>26</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Como determinar o Ponto Final da titulação?</p><p>Adaptado de: Harvey, D.</p><p>Analytical Chemistry 2.0,</p><p>2008.</p><p>27</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Como fazer os cálculos?</p><p>No fim da titulação</p><p>𝑛𝑇𝐼𝑇𝑈𝐿𝐴𝐷𝑂 ≈ 0</p><p>0 = (𝑀1× 𝑉𝑎𝑙) − (𝑀2 × 𝑉𝑇)</p><p>(𝑀1× 𝑉𝑎𝑙) = (𝑀2 × 𝑉𝑇)</p><p>𝑀1 =</p><p>(𝑀2 × 𝑉𝑇)</p><p>𝑉𝑎𝑙</p><p>1. Identificar quem é a referência e quem</p><p>é o analito</p><p>2. Para a referência, identificar a</p><p>concentração e o volume gasto na</p><p>titulação (M2,VT)</p><p>3. Identificar o volume da alíquota usada</p><p>da solução que continha o analito (Val)</p><p>4. Identificar a estequiometria da reação</p><p>5. Calcular a molaridade do analito</p><p>6. Converter a unidade de concentração</p><p>do analito caso necessário.</p><p>Exercício: Padronizou-se uma solução de NaOH (~0,1M) utilizando</p><p>uma solução padrão de biftalato de potássio, com concentração</p><p>0,205M. Na padronização, utilizou-se 5,00 mL da solução padrão, que</p><p>foi titulada com 9,85 mL da solução de NaOH. Qual a molaridade da</p><p>solução de base?</p><p>28</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>1. Identificar quem é a referência e quem é o analito</p><p>Referência ⇨ biftalato de potássio</p><p>Analito ⇨ hidróxido de sódio</p><p>2. Para a referência, identificar a concentração e o volume</p><p>gasto na titulação (M2,VT)</p><p>0,205 M e 5,00 mL</p><p>3. Identificar o volume da alíquota usada da solução que</p><p>continha o analito (Val)</p><p>9,85 mL</p><p>𝑀1 =</p><p>(𝑀2 × 𝑉𝑇)</p><p>𝑉𝑎𝑙</p><p>𝑀1 =</p><p>(0,205 × 5,00)</p><p>9,85</p><p>𝑀1 = 0,104 𝑚𝑜𝑙/𝐿</p><p>Exercício: Para determinar a concentração de uma solução de HCl</p><p>(~0,1M), utilizou-se a solução de NaOH do exercício anterior. A</p><p>titulação foi realizada usando uma alíquota de 10,00 mL da solução de</p><p>HCl, que foi titulada com 9,50 mL da solução de base. Determine a</p><p>molaridade do HCl.</p><p>29</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>1. Identificar quem é a referência e quem é o analito</p><p>Referência ⇨ hidróxido de sódio</p><p>Analito ⇨ ácido clorídrico</p><p>2. Para a referência, identificar a concentração e o volume</p><p>gasto na titulação (M2,VT)</p><p>0,104 M e 9,50 mL</p><p>3. Identificar o volume da alíquota usada da solução que</p><p>continha o analito (Val)</p><p>10,00 mL</p><p>𝑀1 =</p><p>(𝑀2 × 𝑉𝑇)</p><p>𝑉𝑎𝑙</p><p>𝑀1 =</p><p>(0,104 × 9,50)</p><p>10,00</p><p>𝑀1 = 0,0988 𝑚𝑜𝑙/𝐿</p><p>Exercício: Para determinar a acidez do vinagre, uma alíquota de</p><p>15,00 mL do produto foi diluída para 100,00 mL. Após a diluição,</p><p>10,00 mL da solução foi titulada contra a mesma solução de NaOH</p><p>anterior, gastando 10,25 mL da solução de base. Calcule a</p><p>concentração %p/v do ácido acético presente no vinagre.</p><p>30</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>1. Identificar quem é a referência e quem é o analito</p><p>Referência ⇨ hidróxido de sódio</p><p>Analito ⇨ ácido acético</p><p>2. Para a referência, identificar a concentração e o volume</p><p>gasto na titulação (M2,VT)</p><p>0,104 M e 10,25 mL</p><p>3. Identificar o volume da alíquota usada da solução que</p><p>continha o analito (Val)</p><p>10,00 mL</p><p>𝑀1 =</p><p>(𝑀2 × 𝑉𝑇)</p><p>𝑉𝑎𝑙</p><p>𝑀1 =</p><p>(0,104 × 10,25)</p><p>10,00</p><p>𝑀1</p><p>= 0,107 𝑚𝑜𝑙/𝐿</p><p>Exercício: Para determinar a acidez do vinagre, uma alíquota de</p><p>15,00 mL do produto foi diluída para 100,00 mL. Após a diluição,</p><p>10,00 mL da solução foi titulada contra a mesma solução de NaOH</p><p>anterior, gastando 10,25 mL da solução de base. Calcule a</p><p>concentração %p/v do ácido acético presente no vinagre.</p><p>31</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>𝑀1 = 0,107 𝑚𝑜𝑙/𝐿 Solução diluída Fator de Diluição (Fd)</p><p>𝐹𝑑 =</p><p>𝑉𝑑𝑖𝑙𝑢í𝑑𝑜</p><p>𝑉𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎</p><p>𝑀𝑐𝑜𝑛𝑐 = 𝑀𝑑𝑖𝑙𝑢í𝑑𝑜 × 𝐹𝑑</p><p>𝐹𝑑 =</p><p>100,00</p><p>15,00</p><p>𝐹𝑑 =</p><p>100,00</p><p>15,00</p><p>= 6,67</p><p>𝑀𝑐𝑜𝑛𝑐 = 0,107 × 6,67 = 0,713 𝑚𝑜𝑙/𝐿</p><p>Exercício: Para determinar a acidez do vinagre, uma alíquota de</p><p>15,00 mL do produto foi diluída para 100,00 mL. Após a diluição,</p><p>10,00 mL da solução foi titulada contra a mesma solução de NaOH</p><p>anterior, gastando 10,25 mL da solução de base. Calcule a</p><p>concentração %p/v do ácido acético presente no vinagre.</p><p>32</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>𝑀𝑐𝑜𝑛𝑐 = 0,713 𝑚𝑜𝑙/𝐿</p><p>6. Converter a unidade de concentração do analito caso necessário.</p><p>% p/v = g/100mL</p><p>42,8 g -------- 1000 mL</p><p>x -------- 100 mL</p><p>𝐶 = 𝑀𝑐𝑜𝑛𝑐 ×𝑀𝑀 = 0,713 × 60,0 = 42,8 𝑔/𝐿</p><p>𝑥 = 4,28𝑔 𝐶 = 4,28 𝑔/100𝑚𝐿 = 4,28 %𝑝/𝑣</p><p>33</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização - REVISANDO</p><p>Como determinar o Ponto Final da titulação?</p><p>10:1 Ind- : HInd</p><p>1:10 Ind- : HInd</p><p>𝑝𝐻 ≈ 𝑝𝐾𝑎,𝐻𝐼𝑛𝑑 ± 1</p><p>Faixa de Viragem</p><p>Adaptado de: Harvey, D. Analytical Chemistry 2.0, 2008.</p><p>Cor Ácida Cor Básica</p><p>34</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Escolha de Indicadores</p><p>A escolha é feita baseada no comportamento da curva de titulação.</p><p>A faixa de viragem do indicador deve estar o mais próximo possível do PE.</p><p>Deve-se avaliar o tipo de titulação, para saber qual extremo da faixa estará</p><p>definindo a viragem.</p><p>Titulação de um ácido com uma base: pH aumenta ao longo da titulação, de tal forma</p><p>que a viragem será da cor ácida para cor básica. Deve-se avaliar o extremo superior.</p><p>Titulação de uma base com um ácido: pH diminui ao longo da titulação, de tal forma que</p><p>a viragem será da cor básica para cor ácida. Deve-se avaliar o extremo inferior.</p><p>Escolha de Indicadores</p><p>35</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Titulação de um ácido com uma base: pH aumenta ao longo da titulação, de tal forma</p><p>que a viragem será da cor ácida para cor básica. Deve-se avaliar o extremo superior.</p><p>Titulação de uma base com um ácido: pH diminui ao longo da titulação, de tal forma que</p><p>a viragem será da cor básica para cor ácida. Deve-se avaliar o extremo inferior.</p><p>Incolor</p><p>vermelho</p><p>Titulação de um</p><p>ácido com base</p><p>Titulação de uma</p><p>base com ácido</p><p>Incolor</p><p>vermelho</p><p>36</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Escolha de Indicadores</p><p>A escolha é feita baseada no comportamento da curva de titulação.</p><p>O indicador deve apresentar o menor erro possível.</p><p>Erro da titulação</p><p>É a diferença entre PF (experimental) e PE (teórico).</p><p>𝐸𝑡𝑖𝑡 =</p><p>𝑉𝑃𝐹 − 𝑉𝑃𝐸</p><p>𝑉𝑃𝐸</p><p>× 100</p><p>➢ Se Etit for positivo → PF ocorrerá após o PE</p><p>➢ Se Etit for negativo → PF ocorrerá antes do PE</p><p>37</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Escolha de Indicadores</p><p>Erro da titulação</p><p>(1) Consumo de titulante pelo indicador</p><p>Ocorre sempre que a quantidade de H3O</p><p>+ consumida ou liberada durante a mudança de cor do indicador</p><p>não for desprezível.</p><p>Pode ser significativo quando:</p><p>• A concentração do indicador for alta → deve-se usar a menor concentração possível que</p><p>permita visualizar uma mudança da cor nítida</p><p>• Quando a titulação for ácido fraco / base forte ou vice-versa (quando ambos forem fortes o</p><p>erro é desprezível)</p><p>- É um erro pequeno, porém mensurável → erro determinado</p><p>HInd + H2O ⇄ Ind- + H3O</p><p>+ Pode ser corrigido com</p><p>uma titulação em branco</p><p>38</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Escolha de Indicadores</p><p>Erro da titulação</p><p>(1) Consumo de titulante pelo indicador</p><p>50</p><p>40</p><p>30</p><p>20</p><p>10</p><p>0</p><p>Titulante</p><p>Branco + indicador</p><p>Branco contém os mesmos constituintes da</p><p>amostra menos o analito (elemento,</p><p>composto a ser analisado)</p><p>Titula-se até a mesma cor obtida com a</p><p>amostra (Vbranco)</p><p>𝑉𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝑉𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 − 𝑉𝑏𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜</p><p>Volume usado para</p><p>fazer os cálculos</p><p>Pode ser corrigido com</p><p>uma titulação em branco</p><p>39</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Escolha de Indicadores</p><p>Erro da titulação</p><p>(2) O indicador não muda de cor exatamente no PE Titulação de HOAc com NaOH</p><p>Cor ácida</p><p>Cor básica</p><p>𝐸𝑡𝑖𝑡 =</p><p>𝑉𝑃𝐹 − 𝑉𝑃𝐸</p><p>𝑉𝑃𝐸</p><p>× 100</p><p>40</p><p>Prof. Vinicius Kartnaller – Departamento de Química Analítica – Instituto de Química - UFRJ</p><p>Volumetria de Neutralização</p><p>Escolha de Indicadores</p><p>A escolha é feita baseada no comportamento da curva de titulação.</p><p>O menor erro possível do indicador deve estar, preferencialmente, abaixo do</p><p>erro de leitura da bureta.</p><p>O indicador deve ter uma viragem rápida, na qual sua cor mude com poucas</p><p>gotas. Indicadores que começam a mudar de cor antes da inflexão, gastam muito</p><p>volume durante a transição e aumentam as chances de erro de observação.</p><p>p</p><p>H</p><p>=</p><p>6</p><p>,0</p><p>p</p><p>H</p><p>=</p><p>6</p><p>,4</p><p>p</p><p>H</p><p>=</p><p>6</p><p>,7</p><p>p</p><p>H</p><p>=</p><p>6</p><p>,9</p><p>p</p><p>H</p><p>=</p><p>7</p><p>,0</p><p>p</p><p>H</p><p>=</p><p>7</p><p>,4</p><p>p</p><p>H</p><p>=</p><p>8</p><p>,1</p><p>V = 23,7 mL V = 25,0 mL</p><p>https://pt.wikipedia.org/wiki/Halocromismo#/media/Fichei</p><p>ro:Bromothymol_blue_colors_at_different_pH.png</p><p>Azul de Bromotimol</p><p>Slide 1: IQA233 – Química Analítica Farmacêutica II Volumetria de Neutralização I Vinicius Kartnaller (kartnaller@iq.ufrj.br)</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p><p>Slide 19</p><p>Slide 20</p><p>Slide 21</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p><p>Slide 24</p><p>Slide 25</p><p>Slide 26</p><p>Slide 27</p><p>Slide 28</p><p>Slide 29</p><p>Slide 30</p><p>Slide 31</p><p>Slide 32</p><p>Slide 33</p><p>Slide 34</p><p>Slide 35</p><p>Slide 36</p><p>Slide 37</p><p>Slide 38</p><p>Slide 39</p><p>Slide 40</p>