Relatório 2 - padronização-NaOH

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PREPARO DE SOLUÇÃO PADRÃO 
0,1 eq/L DE NAOH
Curso de Licenciatura em Química
Nilópolis, 08 de janeiro de 2015
Instituto Federal De Educação, Ciência e Tecnologia Do Rio de Janeiro
Curso de Licenciatura em Química
Disciplina: Química Analítica II
Docente: Heitor Breno P. Ferreira 
PREPARO DE SOLUÇÃO PADRÃO
 0,1 eq/L DE NAOH
 Discentes: Lidiane Nascimento
 Wallace Oliveira
 	 
Nilópolis, 08 de janeiro de 2015
INTRODUÇÃO
A análise volumétrica refere-se a todo procedimento em que se mede o volume de um reagente, que é usado para reagir com um analito. Em uma titulação, pequenos volumes da solução de reagente – o titulante – são adicionados ao analito (titulado) até que a reação termine. A partir da quantidade que foi usada de titulante, pode-se calcular a quantidade de analito que está presente. O titulante normalmente é transferido de uma bureta para o erlenmyer que contém o titulado.	
Os principais requisitos para uma reação de titulação são que ela possua uma grande constante de equilíbrio e que ocorra rapidamente. Isto é, cada adição de titulante deve ser consumida rapidamente e completamente pelo analito até que este acabe. As titulações mais comuns são baseada em reações ácido-base, oxidação-redução, formação de complexo e precipitação.
O ponto de equivalência ocorre quando a quantidade de titulante adicionado é a quantidade exata que é necessária para uma reação estequiométrica com o analito (o titulado). Esse ponto é o resultado ideal (teórico) que procura-se em uma titulação. O que realmente se mede é o ponto final, que é indicado pela mudança súbita em um propriedade física da solução. 
Os métodos para determinar o quanto de analito foi consumido incluem, entre outras, a mudança de cor de um indicador. O indicador é um composto com uma propriedade física (normalmente a cor) que muda abruptamente, quando próximo ao ponto de equivalência. A mudança é causada pelo desaparecimento do analito ou pelo aparecimento de um excesso de titulante. A diferença entre o ponto final e o ponto de equivalência é o inevitável erro de titulação. Este erro pode ser estimado através de uma titulação em branco, na qual o mesmo procedimento é executado, porém sem a presença do analito.
A validade de um resultado analítico depende do conhecimento da quantidade de um dos reagentes usados. Se um titulante é preparado pela dissolução de uma quantidade pesada de reagente puro em um volume conhecido de solução, então sua concentração pode ser calculada. Nesse caso, chama-se o reagente de padrão primário, porque ele é suficientemente puro para ser pesado e usado diretamente. 
Muitos reagentes usados como titulantes, por exemplo, o HCl, não estão disponíveis como padrões primários. Nestas circunstâncias, usa-se uma solução contendo aproximadamente a concentração desejada para titular um padrão primário. Através desse procedimento chamado padronização, determina-se a concentração do titulante para a análise. Pode-se dizer então que o titulante é uma solução-padrão.
OBJETIVO
	Objetiva-se com esta prática realizar a padronização da solução de NaOH 0,1 eq/L a partir da titulação contra solução do padrão primário de biftalato de potássio.
MATERIAis E MÉTODOS
Materiais e Reagentes
Balança Analítica;
Bureta de 50,00 mL;
Erlenmeyer de 250 mL;
Suporte vertical;
Garra para bureta;
Pipeta volumétrica de 20,00 mL;
Pipeta graduada de 10,0 mL;
Cilindro graduado de 1000,0 mL;
Balão volumétrico de 250,00 mL;
Proveta de 50,0 mL;
Frasco de polietileno;
Etiqueta;
Solução de NaOH 50% (m/v);
Fenolftaleína;
Biftalato de Potássio.
Nota 1: Todas as vidrarias utilizadas foram lavadas e rinsadas corretamente antes do uso em todas as etapas dos métodos.
Preparo da Solução de NaOH aproximadamente 0,1 eq/L
	Adicionaram-se aproximadamente 500 mL de água destilada ao cilindro graduado de 1000,0 mL e transferiu-se 8,0 mL de solução de NaOH 50% com o auxílio de uma pipeta graduada de 10,0 mL para o mesmo. O recipiente foi preenchido com água destilada até a marcação de 1 litro e homogeneizado. A solução resultante foi transferida para o frasco de polietileno previamente limpo e rinsado.
Preparo da Solução de Biftalato de Potássio
	
 Pesou-se por diferença 5,0852 g de biftalato de potássio em balança analítica e o mesmo foi dissolvido com água destilada e transferido quantitativamente para balão volumétrico de 250,00 mL. Avolumou-se até o menisco e a solução foi homogeneizada.
Padronização da Solução de NaOH pelo Biftalato de Potássio
Após lavar e rinsar a bureta, a mesma foi zerada com a solução de NaOH 0,1 eq/L.
Com o auxílio de pipeta volumétrica, transferiu-se 20,00 mL de solução de biftalato de potássio para erlenmeyer de 250 mL e foi adicionado 50,0 mL de água ao mesmo (com o auxílio de uma proveta). Acrescentou-se 2 gotas de fenolftaleína e titulou-se contra a solução de NaOH 0,1 eq/L até viragem do indicador de incolor para rosa. O volume gasto foi lido perpendicularmente à vidraria e foi anotado para posterior cálculo.
O ensaio em branco foi realizado utilizando 70,0 mL de água destilada somada ao mesmo volume (de água destilada) gasto na bureta para a titulação da amostra. Adicionou-se 2 gotas de fenolftaleína e a titulação foi realizada da mesma maneira.
Nota 2: As titulações das amostras foram realizadas em triplicata.
	
RESULTADOS E DISCUSSÃO
- Cálculo para o preparo da Solução de NaOH aproximadamente 0,1 eq/L
Concentração de solução de NaOH desejada = 0,1 eq/L
1,0 mol ____ 1 eqg ____ 40g	
	 0,1 eqg ____ X	
 X = 4,0 g de NaOH 	
Como em 100,0 mL da solução de NaOH ____ 50g de NaOH
 Y ____ 4,0 g de NaOH
 Y = 8,0 mL de solução de NaOH 50% necessários para preparar uma solução 0,1 eqg/L.
- Cálculo para o preparo da Solução de Biftalato de Potássio
A massa de Biftalato de Potássio pesada corresponde a 5,0852 g, e esta foi solubilizada em água destilada em um balão volumétrico de 250,00. A partir disto pode-se determinar sua concentração em mol/L da seguinte forma:
 => => 
De modo que:	
M = concentração (mol/L);	
m = massa de biftalato pesada (g);	
MM = massa molar do biftalato (g);	
V = volume do balão volumétrico (L).
- Cálculo para a padronização da Solução de NaOH pelo Biftalato de Potássio
Durante a titulação do NaOH contra o biftalato de potássio observou-se que para 20,00 mL do ácido foram gastos determinados volumes de titulante conforme demonstrados na Tabela 1.
Tabela 
1
:
 volumes gastos de 
NaOH
 (m
L
) na titulação
	Amostra 1
	Amostra 2
	Amostra 3
	Branco
	21,80
	21,90
	21,80
	0,10
A partir destes volumes e sabendo-se que a reação de neutralização que envolve os analitos presentes é de 1:1 (conforme demonstrado abaixo), pode-se determinar a concentração do reagente titulante com o uso de cálculos estequiométricos, descontando-se em cada volume de Amostra, o resultado do Branco. Sendo assim, obtêm-se, respectivamente, as seguintes concentrações de NaOH: 
KHC8H4O4 + NaOH KNaC8H4O4 + H2O
0,09960 mols – 1000 mL			1,992 mmols	 – 21,70 mL 	 	X	 – 20 mL 				Y	 – 1000 mL
X = 1,992 mmols de biftalato			Y = 0,09180 mols/L de NaOH
0,09960 mols	 – 1000 mL			1,992 mmols	 – 21,80 mL 		X	 – 20 mL 				Y	 – 1000 mL 
X = 1,992 mmols de biftalato			Y = 0,09138 mols/L de NaOH
0,09960 mols	 – 1000 mL			1,992 mmols	 – 21,70 mL
 	X	 – 20 mL 				Y	 – 1000 mL
X = 1,992 mmols de biftalato			Y = 0,09180 mols/L de NaOH
* Cálculo da média (/X) das concentrações de NaOH	
/X = (∑xi)/N => /X = (0,09180 + 0,09138 + 0,09180)/3 => /X = 0,09166 mol/L de NaOH
* Cálculo do Desvio Padrão amostral (S) 
S² = ∑(xi - /X)²/n-1 
S² = ∑[(0,09180 – 0,09166)² +(0,09138 – 0,09166)² + (0,09180 – 0,09166)²] / 3 – 1
S² = 1,176 x 10¯ 7 / 2 => S² = 5,88 x 10¯8 => S = 0,000242 mol/L
* Cálculo do erro %
Erro % = [(Vp.f. – Vp.e.) / Vp.e.] x 100 => Erro % = [(0,09166 – 0,10) / 0,10] x 100
Erro % = 8,34
De modo que:
Vp.f. = Volume do ponto final.
Vp.e. = Volume do ponto de equivalência.
* Construção da curva de titulação
Considerando-se:
- Concentração de NaOH = 0,09166 mol/L
-Ka do Biftalato de potássio = 3,91 x 10-6
- Concentração de Biftalato de Potássio = 0,09960 mol/L
- Volume de Biftalato de Potássio = 20 mL
Tem-se que o número de mmols de H+ corresponde a 0,0996 vezes 20 mL (1,992 mmols)
Assim, pode-se construir um gráfico correlacionando pH x Volume do Titulante da seguinte forma:
Tabela 2 – Dados referentes ao gráfico 1
	Volume OH-
	[H+]
	[OH-]
	pH
	0,00
	0,6240
	0,0000
	0,2048
	1,00
	0,00008106
	0,0000
	4,091
	2,00
	0,00003858
	0,0000
	4,414
	3,00
	0,00002441
	0,0000
	4,612
	4,00
	0,00001733
	0,0000
	4,761
	5,00
	0,00001308
	0,0000
	4,883
	6,00
	0,00001025
	0,0000
	4,989
	7,00
	0,000008229
	0,0000
	5,085
	8,00
	0,000006712
	0,0000
	5,173
	9,00
	0,000005532
	0,0000
	5,257
	10,00
	0,000004587
	0,0000
	5,338
	11,00
	0,000003815
	0,0000
	5,419
	12,00
	0,000003171
	0,0000
	5,499
	13,00
	0,000002626
	0,0000
	5,581
	14,00
	0,000002160
	0,0000
	5,666
	15,00
	0,000001755
	0,0000
	5,756
	16,00
	0,000001401
	0,0000
	5,854
	17,00
	0,000001088
	0,0000
	5,963
	18,00
	0,0000008108
	0,0000
	6,091
	19,00
	0,0000005623
	0,0000
	6,250
	20,00
	0,0000003387
	0,0000
	6,470
	21,00
	0,0000001364
	0,0000
	6,865
	21,10
	0,0000001172
	0,0000
	6,931
	21,20
	0,00000009821
	0,0000
	7,008
	21,30
	0,00000007939
	0,0000
	7,100
	21,40
	0,00000006075
	0,0000
	7,216
	21,50
	0,00000004228
	0,0000
	7,374
	21,60
	0,00000002398
	0,0000
	7,620
	21,70
	0,000000005854
	0,0000
	8,233
	21,71
	0,000000004050
	0,0000
	8,393
	21,72
	0,000000002248
	0,0000
	8,648
	21,73
	0,0000
	0,00001105
	9,043
	21,74
	0,0000
	0,00002754
	9,440
	21,75
	0,0000
	0,00004949
	9,695
	21,76
	0,0000
	0,00007143
	9,854
	21,77
	0,0000
	0,00009336
	9,970
	21,78
	0,0000
	0,0001153
	10,06
	21,79
	0,0000
	0,0001372
	10,14
	21,80
	0,0000
	0,0001591
	10,20
	21,90
	0,0000
	0,0003775
	10,58
	22,00
	0,0000
	0,0005948
	10,77
	23,00
	0,0000
	0,002713
	11,43
	24,00
	0,0000
	0,004734
	11,68
	25,00
	0,0000
	0,006666
	11,82
	26,00
	0,0000
	0,008514
	11,93
	27,00
	0,0000
	0,01028
	12,01
	28,00
	0,0000
	0,01198
	12,08
	29,00
	0,0000
	0,01360
	12,13
	30,00
	0,0000
	0,01517
	12,18
Gráfico 1 – Curva pH x Volume de NaOH
Utilizaram-se quatro métodos para a construção dos resultados presentes na tabela 2. 
1) Antes da adição de NaOH
Neste momento, considerou-se que a concentração de H+ presente no meio é oriunda da dissociação do biftalato de potássio (demonstrada abaixo), já que é um ácido monoprótico fraco. Logo:
KHC8H4O4 + H2O KC8H4O4- + H+
3,91x10-6 = [H+]2 / 0,0996 – [H+]
[H+] = 0,6240 M
pH = log [H+] = 0,2048
2) Antes do ponto de equivalência
	Neste momento, considera-se que a concentração de H+ presente é devida ao estado tamponado do biftalato de potássio. Foi considerado este cálculo para os volumes de 1,00 mL até 21,60 mL de NaOH. Exemplifica-se abaixo considerando o volume de titulante igual a 10,00 mL, que significa uma quantidade de 0,9166 mmols de base.
KHC8H4O4 + NaOH NaKC8H4O4 + H2O
Inicial				1,992	 0,9166		0	 0
No Equilíbrio			1,0754		0	 0,9166 0,9166
[KHC8H4O4] = mmols/volume total = 1,0754/30 = 0,03585 M
[NaKC8H4O4] = mmols/volume total = 0,9166/30 = 0,03055 M
Ka = [NaKC8H4O4] x [H+] / [KHC8H4O4]
3,91 x 10-6 = 0,03055 x [H+] / 0,03585
[H+] = 4,5883 x 10-6
pH = log [H+] = 5,338
3) No ponto de equivalência
O ponto de equivalência corresponde ao ponto em que o número de mols do ácido é igual ao número de mols da base (já que a estequiometria é 1:1) e vale, exatamente, 21,73 mL. Neste, é levado em consideração a hidrólise do sal de biftalato de potássio para o cálculo da concentração de OH-.
KHC8H4O4 + NaOH NaKC8H4O4 + H2O
Inicial				1,992	 1,992		0	 0
No Equilíbrio			0		0	 1,992 1,992
[NaKC8H4O4] = mmols/volume = 1,992/41,73 = 0,04773 M
KC8H4O4- + H2O KHC8H4O4 + OH-
Inicial				0,04773 	 0	 0
No Equilíbrio		 004773 – X		 X X
Kh = Kw/Ka = [KHC8H4O4] x [OH] / [KC8H4O4-]
10-14 / 3,91 x 10-6 = X2 / 0,04773 – X
X = [OH-] = 1,105 x 10-5
pOH = -log [OH-] = 4,957
pH = 14 – pOH = 9,043
4) Após o ponto de equivalência
	O cálculo deste tópico foi utilizado nos volumes de 21,74 mL até 30,00 mL de NaOH. Deve-se levar em consideração que a concentração de OH- presente nestes pontos da curva é oriunda do NaOH em excesso somado ao que provém da hidrólise do sal de biftalato. Exemplifica-se abaixo tomando o volume de 30,00 mL de NaOH, que corresponde a 2,750 mmols do mesmo.
KHC8H4O4 + NaOH NaKC8H4O4 + H2O
Inicial				1,992	 2,750		0	 0
No Equilíbrio			0		0,7580	 1,992 1,992
[NaOH] = [OH-] = mmols/volume = 0,7580/50 = 0,01516 M
Considerando-se a hidrólise: [NaKC8H4O4] = mmols/volume = 1,992/50 = 0,03984 M
Kh = Kw/Ka = [KHC8H4O4] x [OH] / [KC8H4O4-]
10-14 / 3,91 x 10-6 = X2 / 0,03984 – X
X = [OH-] = 1,009 x 10-5
[OH-]total = [OH-]NaOH + [OH-]hidrólise = 0,01516 + 1,009 x 10-5 = 0,0157 M 
pH = 14 – (-log [OH-]) = 12,18
CONCLUSÃO
Conclui-se que a padronização do NaOH ocorreu de forma aceitável, já que a concentração encontrada possui um erro considerável (8,34%), houve pouca dispersão dos resultados, o que pode ser caracterizado pelo resultado do desvio padrão entre as concentrações das triplicatas que foi baixo (0,000242). Além disso, o resultado da média obtido (0,09166 M) é próximo ao teórico esperado (0,1000 M). 
Os resultados são satisfatórios pois se desconhece como a solução de NaOH 50% foi preparada, assim como se desconhece dados relacionados à calibração da balança e das vidrarias utilizadas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HARRIS, D.C., Análise Química Quantitativa. 6ª ed. LTC – Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro,2005.
SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH, Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª Edição norte-americana, Editora Thomson, São Paulo-SP, 2006.
VOGEL, Análise Química Quantitativa. 6ª ed., LTC – Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 2002. 
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