relatório analítica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
Departamento de Química
RELATÓRIO 02
Nomes: Gabriela Lima Barbosa e Junia Zorzanelli Souza.
Relatório acadêmico do Curso de
Graduação de Química Bacharelado
apresentado como parte das exigências
da disciplina de Química Analítica
Quantitativa II (QUI02372), sob
orientação da professora Maria Tereza
Weitzel Dias Carneiro Lima.
Vitória
Abril/2024
1
SUMÁRIO
1. OBJETIVOS......................................................................................................................... 2
2. INTRODUÇÃO.................................................................................................................... 2
3. MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................................ 4
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO..........................................................................................6
5. CONCLUSÃO.................................................................................................................... 12
6. BIBLIOGRAFIA................................................................................................................12
2
1. OBJETIVOS
Os experimentos tem por objetivo o preparo e padronização da solução de sulfato de
zinco com concentração teórica de 0,01 mol/L e a determinação de cálcio em leite𝑍𝑛𝑆𝑂
4( )
em pó.
2. INTRODUÇÃO
A volumetria de complexação compreende na junção de um íon metálico que reage
com doadores de pares de elétrons para formar compostos de coordenação ou complexos.
Esses doadores, também chamados de ligantes, formam uma ligação covalente com um íon
metálico por meio da doação de um par de elétrons, através de uma seletividade do ligante
para maior estabilidade do complexo formado. O número de ligações covalentes que o íon
tende a formar com os ligantes é seu número de coordenação. Os valores mais comuns de
coordenação são 2, 4 e 6. [1]
As reações de complexação ocorrem em etapas (Equação 1) e envolvem um íon
metálico M reagindo com um ligante L para formar o complexo ML.
𝑀 + 𝐿 ↔ 𝑀𝐿
𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 𝑔𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑥𝑎çã𝑜. [1]
A formação dos complexos pode depender muito dos ligantes. Alguns ligantes
inorgânicos são utilizados na volumetria, porém alguns formam precipitados que interferem
nos resultados. Já ligantes orgânicos são muito utilizados por causa da sua sensibilidade
inerente e seletividade ao reagir com íons metálicos para tornar os complexos estáveis. O
ligante mais utilizado na volumetria de complexação é o Ácido Etilenodiaminotetracético
(EDTA), em sua molécula tem seis sítios para a ligação de íons metálicos, sendo eles, quatro
grupos carboxílicos e dois grupos amino, ou seja, um ligante hexadentado.[2]
Figura 1. Estrutura do EDTA.
Fonte: [1].
3
As várias espécies de EDTA são abreviadas por e a𝐻
4
𝑌, 𝐻
3
𝑌−, 𝐻
2
𝑌2−, 𝐻𝑌3− 𝑒 𝑌4− 
quantidade de cada uma delas na solução varia em função do pH. Como por exemplo, a
espécie predomina em meio moderadamente ácido (pH 3 a 6) e o predomina o𝐻
2
𝑌2− 𝑌4−
meio básico (pH 10)≥ .[2]
Para que a reação seja vista, são utilizados indicadores nas volumetria de
complexação. Em geral, esses indicadores são corantes orgânicos que formam quelatos
coloridos com os íons metálicos em uma faixa de pM característica do íon e do corante. Os
complexos são com frequência intensamente coloridos e sua presença pode ser detectada
visualmente em concentrações entre e . O indicador mais utilizado é o10−6 10−7 𝑚𝑜𝑙/𝐿
Negro de Eriocromo T que formam complexos geralmente vermelhos e quando são ajustados
para pH básico (>7), mudam de coloração para azul.[2]
𝑀𝐼𝑛− + 𝐻𝑌3− ↔ 𝐻𝐼𝑛2− + 𝑀𝑌3−
Equação 4. Reação do Erio-T com EDTA.[2]
Figura 2. Estrutura molecular do Erio-T.
Fonte: [1].
Na volumetria de complexação, diversos tipos diferentes de titulação podem ser
utilizados. O mais conhecido, é a titulação direta, no qual o íon metálico pode ser
determinado diretamente com a solução padrão do ligante. Porém, também existe o método
de retrotitulação (volumetria de retorno) para a determinação de íons que não se dispõe de
um indicador e formam precipitados ou que reagem lentamente com a solução do ligante.
Para isso uma solução em excesso do ligante é adicionada ao analito e é retrotitulado com
4
uma solução padrão de outro cátion já determinado Dessa forma, o ponto de equivalência.[1]
química, experimentalmente denominado ponto final da titulação, é indicado pela mudança
de cor do indicador. O ponto de equivalência é visualizado próximo a grande variação de pH,
evidenciada na curva de titulação, como exemplificado a Figura 4.
Figura 4. Curva de titulação de com EDTA em pH 10,0.𝐶𝑎2+ 
Fonte: [1].
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. Materiais e reagentes
Foram utilizados os seguintes materiais:
● Bureta 50,00 mL;
● Balão volumétrico 500,00 mL;
● Pipeta volumétrica 25,00 mL;
● Erlenmeyer;
● Béquer;
● Banho-maria;
● Proveta;
● Funil;
● Pisseta.
E os seguintes reagentes:
● EDTA ;[0, 009747 𝑚𝑜𝑙/𝐿]
● Sulfato de Zinco ;(𝑍𝑛𝑆𝑂
4
· 7𝐻
2
𝑂)
● Leite em pó Ninho® (que contém
);𝐶𝑎2+
● Solução Tampão ;(𝑝𝐻 = 10)
● Solução a 10% de cloreto de
hidroxilamônio;
● Solução a 50% de trietanolamina;
● Indicador negro de eriocromo-T
.(𝐶
20
𝐻
12
𝑁
3
𝑂
7
𝑆𝑁𝑎)
5
3.2. Metodologia
● Preparo e padronização da solução de sulfato de zinco
Com finalidade de preparar 500 mL de solução com concentração 0,01 mol/L,
calculou-se a massa teórica de sulfato de zinco necessária através da relação de número de
mols:
𝑚
𝑍𝑛𝑆𝑂
4
𝑀𝑀
𝑍𝑛𝑆𝑂
4
= 𝐶
𝑍𝑛𝑆𝑂
4
· 𝑉
𝑍𝑛𝑆𝑂
4
Sendo o sulfato de zinco heptahidratado, utilizou-se .𝑀𝑀 = 287, 54 𝑔/𝑚𝑜𝑙
𝑚
𝑍𝑛𝑆𝑂
4
287,54 = 0, 01 · 0, 5
𝑚
𝑍𝑛𝑆𝑂
4
= 1, 4377 𝑔
Pesou-se então de , e então foi transferida para um balão1, 4205 𝑔 𝑍𝑛𝑆𝑂
4
volumétrico de 500,00 mL com auxílio de um funil e bastão de vidro. Adicionou-se água
destilada até o menisco e homogeneizou-se.
Para padronização, transferiu-se uma solução padrão de EDTA para0, 009747 𝑚𝑜𝑙/𝐿
a bureta. No erlenmeyer, adicionou-se 25,00 mL da solução de sulfato de zinco utilizando-se
uma pipeta volumétrica e 50 mL de água para diluição. Em seguida, foram adicionados 10
mL de tampão e a solução sólida de ERIO-T como indicador. Titulou-se em𝑝𝐻 = 10
triplicatas, anotando o volume consumido e calculou-se o valor da concentração da solução
padronizada de .𝑍𝑛𝑆𝑂
4
● Determinação do cálcio no leite em pó Ninho®.
Para determinar a concentração de íons no leite em pó, primeiramente pesou-se𝐶𝑎2+
cerca de da amostra de leite ninho com auxílio de um béquer, em seguida, foi1, 0 𝑔
dissolvido com 20 mL de água destilada. O conteúdo foi aquecido em banho-maria por
aproximadamente 15 minutos. Após esfriar, transferiu-se para um erlenmeyer e adicionou-se
2 mL de solução de 10% de cloreto de hidroxilamônio. Deixou-se em repouso por cerca de 5
minutos. Seguidamente, adicionou-se 5 mL de solução 50% de trietanolamina e 10 mL de
6
tampão com auxílio de uma proveta. Por fim, foi adicionado 50,00 mL de solução𝑝𝐻 = 10
padrão de EDTA e o indicador ERIO-T.
Foi transferida a solução de sulfato de zinco preparada e padronizada previamente e
por fim titulou-se a amostra, anotando o volume de sulfato de zinco padrão consumido.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para a determinação do cálcio no leite em pó Ninho™, foi realizada uma titulação de
retorno, ou seja, uma retrotitulação, pois o indicador utilizado (Erio-T) não se dispõe com o
cálcio, pois a faixa de transição do Erio-T é abaixo do ponto equivalência da titulação do
com o EDTA𝐶𝑎2+ .[1]
Dessa forma, preparou-se uma solução de sulfato de zinco ( ). Uma vez que o𝑍𝑛𝑆𝑂
4
sulfato de zinco não é um padrão primário, foi necessário padronizá-lo contra um padrão.
Para isso, utilizou-se uma solução padrão de EDTA.
Como a concentração exata da solução de EDTA é conhecida, sabe-se que aoalcançar
o ponto de equivalência da titulação, a quantidade de matéria de EDTA será igual a
quantidade de matéria de .𝑍𝑛𝑆𝑂
4
𝑍𝑛2+ + 𝑌4− ↔ 𝑍𝑛𝑌2−
Equação 5. Reação do zinco com EDTA.
Sendo uma reação de 1:1, tem-se que .𝑛
𝑌4− = 𝑛
𝑍𝑛2+
Tabela 1. Titulação do sulfato de zinco com EDTA.
REPETIÇÃO VOLUME EDTA (mL)
1 25, 30
2 25, 80
3 25, 50
Fonte: O próprio autor.
Fazendo a média de consumo de EDTA utilizado na titulação de sulfato de zinco
dispostos na Tabela 1, tem-se que volume médio consumido é . Com o𝑉 = 25, 53 𝑚𝐿
volume médio, é possível calcular, pela quantidade de matéria, a concentração da solução
padrão de sulfato de zinco.
7
𝑛
𝑌4− = 𝑛
𝑍𝑛2+
𝐶
𝑌4− . 𝑉
𝑌4− 
= 𝐶
𝑍𝑛2+ . 𝑉
𝑍𝑛2+ 
0, 009747 . 0, 02535 = 𝐶
𝑍𝑛2+ . 0, 025 
𝐶
𝑍𝑛2+ = 0, 009883 𝑚𝑜𝑙/𝐿
As massas das amostras de leite em pó foram pesadas e colocadas em aquecimento
para obter a solubilização completa. O cloreto de hidroxilamônio 10% adicionado na solução
agiu como um agente redutor do íon metálico e a trietanolamina 50% foi adicionada como
agente complexante para evitar que o íon metálico precipite na ausência de EDTA Além.[1]
disso, a adição da solução tampão com pH 10,0 foi feita para que o cátion presente, ou seja, o
cálcio, pudesse ter um ponto final na titulação satisfatório.
Ao analito, foi adicionado EDTA em excesso, com isso, ocorreu a reação do cálcio com o
EDTA, formando um complexo estável.
𝐶𝑎2+ + 𝑌4− ↔ 𝐶𝑎𝑌2−
Equação 6. Reação do cálcio com o EDTA.
Logo depois, o excesso de EDTA, que não foi consumido pelo cálcio, foi titulado com
a solução padronizada de e com o indicador Erio-T, permitindo analisar a mudança𝑍𝑛𝑆𝑂
4
de coloração avermelhada para azul. Portanto, os íons de zinco presentes formaram um
complexo com o EDTA menos estável do que com os íons de cálcio.
𝑍𝑛2+ + 𝑌4− ↔ 𝑍𝑛𝑌2−
Equação 5. Reação do zinco com EDTA.
Tabela 2. Titulação do leite em pó com sulfato de zinco.
REPETIÇÃO MASSA LEITE EM PÓ
(g) VOLUME ZnSO4 (mL)
1 1, 0305 08, 00
2 1, 0025 08, 70
3 1, 0176 08, 30
Fonte: O próprio autor.
Com o volume utilizado de sulfato de zinco na titulação, calculou-se a quantidade, em
8
cada amostra, de EDTA que reagiu com os íons de cálcio, sendo que a quantidade de matéria
de EDTA total é equivalente a soma da quantidade de matéria dos íons de cálcio e de zinco.
● 1º amostra
𝑛
𝐸𝐷𝑇𝐴
 = 𝑛
𝐶𝑎2+ + 𝑛
𝑍𝑛2+
𝑛
𝐶𝑎2+ = (0, 009883 . 0, 008) − (0, 009747 . 0, 05)
𝑛
𝐶𝑎2+ 
= 0, 0004082 𝑚𝑜𝑙
Calculou-se a massa dos íons de cálcio presente:
𝑛
𝐶𝑎2+ = 𝑚
𝑀𝑀
𝑚
1
= 0, 0004082 . 40, 078 
𝑚
1
 = 0, 01636 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎2+
Logo depois, ainda encontrou-se a concentração de cálcio (% m/m):
0,01636 g de -------------------- 1,0305 g de leite em pó𝐶𝑎2+
-------------------- 100 g de leite em pó𝑥
1 
1,59% m/m de na amostra 1 de leite em pó.𝑥
1 
= 𝐶𝑎2+
● 2º amostra
𝑛
𝐸𝐷𝑇𝐴
 = 𝑛
𝐶𝑎
 + 𝑛
𝑍𝑛
𝑛
𝐶𝑎 
= 0, 0004014 𝑚𝑜𝑙
𝑛
𝐶𝑎
 = 𝑚
𝑀𝑀
𝑚
2
= 0, 01609 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎2+
1,60 % m/m de na amostra 2 de leite em pó.𝑥
2 
= 𝐶𝑎2+
● 3º amostra
𝑛
𝐸𝐷𝑇𝐴
 = 𝑛
𝐶𝑎
 + 𝑛
𝑍𝑛
𝑛
𝐶𝑎 
= 0, 0004053 𝑚𝑜𝑙
𝑛
𝐶𝑎
 = 𝑚
𝑀𝑀
𝑚
3
= 0, 01624 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎2+
1,60 % m/m de na amostra 3 de leite em pó.𝑥
3 
= 𝐶𝑎2+
9
Fazendo a média dos valores das três amostras de cálcio no leite em pó, encontrou-se
1,60% (m/m). Dessa forma, com as informações nutricionais na Figura 5, encontrou-se a
porcentagem (m/m) de cálcio no rótulo do produto.
Figura 5. Informação nutricional do Leite em pó Ninho®.
Fonte: [4].
0,38 g de -------------------- 25 g de leite em pó𝐶𝑎2+
-------------------- 100 g de leite em pó𝑥
 
de cálcio no rótulo𝑥 = 1, 52% 𝑚/𝑚 
Comparando o resultado encontrado com o do rótulo do produto, calculou-se o erro
relativo.
𝐸 = 𝑥
𝑖
− 𝑥
𝑣
𝐸 = 1, 60 − 1, 52
𝐸 = 0, 08% (𝑚/𝑚)
Além disso, comparou-se o valor encontrado com a porcentagem de cálcio no leite
em pó de outros grupos. Assim, possibilitou a realização dos tratamentos de dados
analíticos, começando pelo cálculo do intervalo de confiança da média chamado de Teste T
de Student, obtido por , onde os valores para eµ = 𝑋 ± 𝑡 𝑆
𝑁
𝑋 − 𝑡 𝑆
𝑁
𝑋 + 𝑡 𝑆
𝑁
encontrados são os limites de confiança.
Utilizando os dados obtidos pelos outros grupos dispostos na Tabela 3, é possível
calcular esses limites para probabilidade de 95% e de 99%.
10
Tabela 3. Concentrações calculadas pelos grupos.
GRUPO CONCENTRAÇÃO
MÉDIA EM% (m/m)
1 1, 62
2 1, 63
3 1, 62
4 1, 60
Fonte: O próprio autor.
Sendo a média das concentrações e o número de determinações ,𝑋 = 1, 6175 𝑁 = 4
calculou-se a estimativa do desvio padrão.
𝑆 =
Σ 𝑋
𝑖
−𝑋( )2
𝑁−1
𝑆 = (6,25×10−6)+(1,56×10−4)+(6,25×10−6)+(3,06×10−4)
4−1
𝑆 = 4,75×10−4
3
𝑆 = 1, 5833 × 10−4 = 0, 01256
Já a probabilidade correspondente ao valor é chamada de grau de confiança da𝑡
média, sendo um valor tabelado de acordo com o grau de liberdade .𝑁 − 1
Figura 6. Tabela de valores para o parâmetro de Student, para 95% e 99% de𝑡
probabilidade.
Fonte: [2].
11
Substituindo os valores utilizando , tem-se:𝑡
95%
= 3, 18
µ
95%
= 1, 6175 ± 3, 18 0,01256
4
µ
95%
= 1, 6175 ± 0, 0199704
µ
95%
= (1, 62 ± 0, 02) % 𝑚/𝑚
Já para , tem-se:𝑡
99%
= 5, 84
µ
99%
= 1, 6175 ± 5, 84 0,01256
4
µ
99%
= 1, 6175 ± 0, 0366752
µ
99%
= (1, 62 ± 0, 04) % 𝑚/𝑚
Também foi possível efetuar o cálculo para rejeição de dados, chamado de Teste Q,
utilizado apenas quando o número de determinações é inferior a 10. O teste rejeita os dados
com base em um valor de crítico tabelado. Caso o valor calculado seja menor do que o𝑄
crítico, o valor é aceito, enquanto se o valor calculado for maior que o crítico, o valor é
eliminado. É importante a aplicação do teste uma vez que um valor que se difere
consideravelmente dos demais pode vir a afetar a média. Para isso, é necessário
primeiramente colocar os valores em ordem crescente:
1, 60; 1, 62; 1, 62; 1, 63
Em seguida, determina-se a faixa a partir da diferença entre o maior e o menor valor da
série:
𝑓𝑎𝑖𝑥𝑎 = 1, 63 − 1, 60 = 0, 03
Por fim, determina-se a diferença entre o menor valor e o resultado mais próximo, em
módulo:
𝑄 = 1,60−1,62| |
0,03 = 0, 666
Sendo o valor crítico de rejeição para o limite de confiança de 90%, [2],𝑄 𝑄 = 0, 765
o valor de calculado é menor que o de tabelado, logo o valor é aceito.𝑄 𝑄 1, 60
Testando o maior valor da sequência, tem-se
12
𝑄 = 1,63−1,62| |
0,03 = 0, 333
O valor de calculado é menor que o de tabelado, logo o valor é aceito.𝑄 𝑄 1, 63
5. CONCLUSÃO
Destarte, através dos procedimentos experimentais, atingiu-se o objetivo padronizar
e determinar a concentração real da solução de , tornando possível sua utilização em𝑍𝑛𝑆𝑂
4
análises com maior confiabilidade.
Com a solução preparada, foi possível efetuar a volumetria de complexação por
retorno e analisar a real concentração de íons cálcio presentes no leite em pó Ninho®, assim
como comparação e tratamento de dados, estabelecendo um limite de confiança de
, dado que engloba todos os valores encontrados experimentalmente± 0, 04( ) % (𝑚/𝑚)
pelos grupos.
6. BIBLIOGRAFIA
1. SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH, Fundamentos de Química Analítica, Tradução
da 8ª Edição norte-americana, Editora Thomson, São Paulo-SP, 2006.
2. Baccan, N.; Andrade, J. C. DE; Godinho, O. E. S.; Barone, J. S. Química Analítica
Quantitativa elementar. 1. ed. Campinas, SP. Ed. Edgard Blücher Ltda, 1979.
3. NINHO® Forti+ Pó Integral | Nestlé NINHO®. Disponível em:
. Acesso em: 15 abr. 2024.