Determinação da constante de estabilidade através do método colorimétrico

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DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prática 9 
Determinação da constante de estabilidade através do método 
colorimétrico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução​:  
 
Colorimetria é um método de análise quantitativa que se baseia na comparação da cor                           
produzida por uma reação química com uma cor padrão. De acordo com a intensidade da cor                               
produzida, infere­se a concentração do determinado analito (substância que se quer analisar).  
O método mais seguro de se verificar a coloração de uma reação é através do uso do                                 
espectrofotômetro, que compara a intensidade de cor com uma cor padrão, chamada de                         
“branco” (solução padrão em que o espectrofotômetro é zerado). É o método mais usado em                             
análises laboratoriais de bioquímica clínica.[1] ​A grande vantagem em utilizar compostos                     
coloridos deve­se ao fato de eles absorverem luz visível (região visível do espectro                         
eletromagnético). [2] 
Para que essas análises sejam possíveis, é importante ressaltar alguns aspectos, como                       
a Lei das ações das massas, Princípio de Le Châtelier, entre outros. 
A Lei das ações das massas (equilíbrio químico) é o estado em que as concentrações                             
dos reagentes permanecem constantes e as velocidades da reação direta e inversa são iguais.  
 
Segundo a reação:   aA + bB →  cC + dD 
 
Onde a velocidade direta é dada como V​1 = K​1​[A]​a [B]​b e a velocidade inversa como V​2 ​=                                   
K​2​[C]​c​[D]​d ​. O equilíbrio entre as velocidades é observado como 
 
K​1​[A]​a​ [B]​b ​ = K​2​[C]​c​ [D]​d 
Logo, temos K​eq​ (K1/K2) como 
   Keq = ​[C]​c​ [D]​d ​/ [A]​a​ [B]​b 
 
Só poderá ocorrer alteração de Keq, caso haja variação de temperatura. Se Keq tiver                           
um valor muito grande, a tendência é a reação variar para a direita, no sentido dos produtos.                                 
Porém se o valor de Keq for muito pequeno, a tendência é variar para os reagentes, lado                                 
esquerdo do equilíbrio.  
Segundo Guldberg e Waage, “​a velocidade de uma reação é diretamente proporcional                       
ao produto das concentrações molares dos reagentes, para cada temperatura, elevada a                       
expoentes experimentalmente determinados”.[3] Sabe­se então que, aumentando a               
concentração dos reagentes, aumenta­se os choques entre as moléculas ou átomos presentes                       
e em consequência, aumenta a velocidade da reação. 
Tendo como exemplo esta mesma reação citada acima, caso seja adicionado certa                       
quantidade de A, não alterando o volume da solução, aumenta­se a concentração de A e                             
consequentemente o equilíbrio é deslocado. Isso pode ser afirmado a partir do princípio de Le                             
Châtelier que estabelece que qualquer alteração em uma (ou mais) das concentrações das                         
espécies envolvidas no equilíbrio, ou na temperatura ou na pressão (no caso de haver                           
reagentes gasosos), provocará uma reação do sistema de maneira a restabelecer o equilíbrio.                         
Isso ocorre com a minimização da alteração provocada por meio de deslocamento do equilíbrio                           
no sentido dos reagentes (as concentrações dos reagentes aumentam enquanto as dos                       
 
produtos diminuem) ou dos produtos (as concentrações dos produtos aumentam e as dos                         
reagentes diminuem). [4] 
Quando são compostos de coordenação (ou complexos) que estão envolvidos,                   
chama­se de equilíbrio de coordenação. Quando tem­se certo complexo, com uma certa                       
coloração e adiciona­se um íon diferente, é possivel observar a mudança na coloração que é                             
facilmente detectada através da técnica de espectroscopia do UV­visível, que além de                       
diferenciar cores, relaciona a intensidade do sinal com a concentração das espécies                       
envolvidas. [5] 
 
Objetivos​:   
 
Determinar a constante de estabilidade pelo método colorimétrico, construindo uma curva de                       
calibração utilizando a absorbância das amostras, além de obter os valores de absorbância                         
para as misturas em equilíbrio por meio da técnica de UV­Vis.  
 
Materiais utilizados​: Balões volumétricos de 50 mL e 100 mL; FeCl​3 0,20 mol.L​­1 e 0,0020                               
mol.L​­1​​; ​KSCN 0,0020 mol.L​­1 ​; ​HNO​3 0,10 mol.L​­1 ​; Pipeta volumétrica 25 mL; Pipeta graduada 10                               
mL 
 
Procedimento​:  
 
Com uma pipeta volumétrica de 25 mL foi colocada uma solução de FeCl​3 0,20 mol.L​­1                             
em cinco balões volumétricos de 100 mL. No primeiro balão o volume de 100 mL foi                               
completado somente com HNO​3 0,10 mol.L​­1​, em cada um dos demais balões foram                         
acrescentados 2, 4, 6 e 8 mL de KSCN 0,0020 mol.L​­1​, respectivamente, e então completados                             
com HNO​3 ​0,10 mol.L​­1​. 
Separadamente em três balões de 50 mL foram colocados 25 mL de FeCl​3 0,0020                             
mol.L​­1​, e depois foram misturados 5, 10 e 20 mL, respectivamente, de KSCN 0,0020 mol.L​­1 e                               
completados com HNO​3 ​0,10 mol.L​­1​. Foram adquiridos os espectros na região do UV­visível                         
para cada solução. 
 
Resultados e discussão​: 
 
No Espectrofotômetro UV‐Vis foi obtido os comprimentos de onda referentes aos 
balões numerados de 1 a 5, os valores de absorbância encontram‐se na Tab. 1. 
 
 
Nº 
Balão 
Volume FeCl​ 3 
0,2mol/L (mL) 
Concentração 
de Fe​ 3+​ mol/L 
Volume de KSCN 
0,02mol/L(mL) 
Concentração 
de SCN​ ‐ ​ mol/L 
Absorbância 
(nm) (no ponto 
máx) 
1 25 0,05 0 0 0 
2 25 0,05 2 4E‐3 0,456 
3 25 0,05 4 8E‐4 0,162 
4 25 0,05 6 1,2E‐3 0,266 
5 25 0,05 8 1,6E‐3 0,551 
 
 
Partindo dos valores de absorbância e [SCN­], contruiu­se um gráfico (Figura 1). 
 
 
 
 
Figura 1: curva de absorbância vs concentração de SCN­ 
 
 
 
A tabela 2 mostra como foram preparadas as soluções de FeCl​3 ​e KSCN de cada balão e 
os valores de absorbância obtidos na análise de cada solução. 
 
 
Balão  Volume de 
FeCl3 (0,002 
mol/L) 
[  ] de Fe3+ 
(mol/L) 
Volume de 
KSCN 0,002 
mol/L 
[  ] de SCN­ 
(mol/L) 
Máx. nm  Absorbância 
6  25  0,001  0  0   ­­  0 
7  25  0,001  5  2E­4  452  0,155 
8  25  0,001  10  4E­4  452  0,259 
9  25  0,001  20  8E­4  452  0,596 
 
 
Obtendo o gráfico anterior, pode­se adquirir os valores para A e B da equação da reta, 
respectivamente sendo 3512,5 e 0,015 Com os valores de A e B e os valores de absorbância 
lidos no UV – Vis, utilizando a relação Abs = A[Fe(SCN)​­​]​eq​ + B foi possível determinar a 
concentração de Fe(SCN)​2+​, contidos na Tabela 3: 
  
  
 
Balão   Fe(SCN)​2+ 
7  3,985E​­5 
8  6,946E​­5 
9  1,511E​­4 
 
Tabela 3.: Concentração de Fe(SCN)​2+ ​em equilibrio no sistema 
 
Considerando que ocorra um equilíbrio químico entre as espécies [Fe​​​​​​3+​] e [SCN​​​­ ​], Pode­se                           
escrever que: 
[Fe​3+​]​eq.​ = [Fe​3+​]​inicial​ ‐ [FeSCN​2+​]​eq. 
 
Onde [Fe​​​​​​3+​] é a concentração inicial e ​[FeSCN​2+​]​eq. ​é o valor obtido na tabela 3. 
  
[SCN​‐​]​eq.​ = [SCN​‐​]​inicial​ ‐ [FeSCN​2+​]​eq. 
 
 
Onde ​[SCN​‐​]​inicial ​é ​aconcentração inicial que foi adicionado e ​[FeSCN​2+​]​eq ​é ​o valor obtido na                       
tabela 3. Em posse desses valores, é possivel montar a tabela 4, onde constam os valores das                                 
espécies em equilibrio na solução. 
 
Balão  [Fe​3+​]​eq [SCN​‐​]​eq 
7  9,602E​­4  1,602E​­4 
8  9,305E​­4  3,305E​­4 
9  8,490E​­4  6,489E​­4 
 
 
Com os valores das concentrações dos componentes em equilíbrio, é possível                     
determinar a constante de estabilidade Kc, dada pela equação: 
 
 
 
O valor de Kc para os balões contendo as soluções 7, 8 e 9 estão expressos na tabela 5. 
 
Balão  Kc 
7  259,06 
8  225,86 
9  274,40 
 
Tabela 5.: Constante de estabilidade das soluções 7, 8 e 9 
 
Como pode­se notar, os valores para a constante de equilibrio das soluções analisadas                         
não são similares conforme previsto. A média entre os valores correspondentes é de 253,06. A                             
diferença nos resultados pode ser devido ao metal ou devido à natureza do ligante. 
 
 
 
 
 
 
Conclusão​:  
 
Foi possível determinar a constante de estabilidade através do método colorimétrico. 
 
 
Referências​: 
 
[1] NAOUM, P. F.; ​Métodos de avaliação laboritorial. ​Academia de ciência e tecnologia.  
[2] ​http://www.ufrgs.br/leo/site_espec/​ (Acessado em 02 de agosto de 2016) 
[3] ​http://www.soq.com.br/conteudos/em/cineticaquimica/p7.php​ (Acessado 03 de agosto de 
2016) 
[4] FERREIRA, L. H.; HARTWI, D. H.; FILHO, R. C. R.; ​Algumas Experiências Simples 
Envolvendo o Princípio de Le Chatelier. ​Experimentação no Ensino de Química. 
[5] BASOLO, Fred, JOHNSON, Ronald. ​Química de los Compuestos de Coordenación.