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15/01/13 1 Profa. Mariana A. Vieira UFPel 2012-2 ü Fundamentos e Classificação (Neutralização, Precipitação, Óxido Redução e Complexação); ü Solução padrão; ü Padrão primário e padrão secundário; ü Indicadores de ácido-‐base; ü Curvas de Jtulação; ü Cálculos volumétricos; ü Aplicações. * Ø Análise Volumétrica refere-‐se a todo procedimento no qual o volume de um reagente necessário para reagir com um constituinte em análise é medido: OBJETIVO: Determinar a quantidade de uma substância que reage totalmente com a quantidade desconhecida de outra substância (analito). Ø Mais fácil e rápido: determinar o volume (volumetria) de uma solução de concentração conhecida de uma substância que reage com um volume conhecido de outra substância (analito). Ø Emprega a estequiometria para determinar a quantidade do analito presente na amostra. * Ø A espécie “A” é determinada pela adição de incrementos de “B”. Ø Toda a quantidade de “A” deve reagir. Ø Um ponto Minal deve ser reconhecido. Ø “A” é determinada a partir da quantidade de “B”. A razão de reação é conhecida pela estequiometria da reação de “A” com “B” ou por qualquer outra forma. Ø O processo pode gerar uma curva de titulação. Pure and Appl. Chem, 429 (1969) 429. 15/01/13 2 * Ø Titulante: Solução estável e de concentração conhecida de um reagente que é adicionado sobre a solução da amostra que contêm a espécie cuja concentração se deseja conhecer. Fica na bureta. Ø Titulado: Solução do analito. Solução da qual se deseja conhecer a concentração de uma espécie química. Fica no Erlenmeyer. Ø Indicador: Composto químico auxiliar empregado no processo titulométrico para mostrar o momento em que a quantidade equivalente de titulante foi adicionada sobre o titulado, permitindo que se interrompa a titulação e se conheça com a maior exatidão possível a quantidade de titulante que foi necessária para reagir com todo o analito (titulado). Ø O ponto de equivalência também pode ser localizado através de um método instrumental. Ø Aplicações: O método pode ser utilizado em quatro tipos de reações ⇒ ácido-‐base, precipitação, complexação e redox. * 1. Ácido -‐ Base ou Neutralização: Ácido forte x Base forte: HCl + NaOH → NaCl + H2O Ácido fraco x Base forte: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Ácido forte x Base fraca: HCl + NH4OH → NH4Cl + H2O 2. Precipitação Ag+ + Cl-‐ → AgCl ↓ Kps = 1,56 x 10-‐10 3. Óxido – Redução Cr2O72-‐ + 14 H+ + 6 Fe2+ → 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O 4. Complexação Zn2+ + Y4-‐ (EDTA) → ZnY2-‐ Montagem típica para uma titulação. O titulado está contido no Erlenmeyer, e o titulante na bureta. Pode ser utilizada uma barra de agitação, que é um magneto recoberto com TeMlon, o qual é inerte para quase todas as soluções. A barra de agitação é girada por um magneto rotatório dentro do motor de agitação. * * 15/01/13 3 * Ø O ponto onde uma quantidade equivalente ou estequiométrica de titulante adicionado é a quantidade exata necessária para uma reação com o titulado, é chamado de ponto de equivalência (peq) = resultado ideal (teórico). Ø O ponto Minal é determinado experimentalmente através de indicadores visuais quando uma mudança de alguma propriedade da solução é detectada = resultado medido (experimental). Erro = Vpeq – Vpf Onde Vpeq é o volume no ponto de equivalência e Vpf é o volume no ponto Minal. Ø São ácidos ou bases fortes (porque reagem de forma mais completa fornecendo pontos Minais mais nítidos); Ø As bases fracas nunca são empregadas como reagentes padrão (reagem de forma incompleta com o analito) Ø São preparadas por diluição de ácidos concentrados ou a partir dos hidróxidos sólidos. * Ø HNO3: Pouco usado devido a suas propriedades oxidantes que causam reações paralelas indesejáveis; Ø HCl: estável indeMinidamente, não forma precipitado com a maioria dos cátions; Ø HClO4 e H2SO4: estáveis, úteis para titulações em que o íon cloreto interfere em decorrência da formação de precipitados; Ácidos Bases HCl NaOH HClO4 KOH H2SO4Ba(OH)2 Soluções padrão * * É um composto suMicientemente puro e estável que permite preparar uma solução padrão (primária) por pesagem direta do composto e diluição até um determinado volume de solução. Requisitos: * 15/01/13 4 * Um reagente padrão secundário é um composto que permite preparar uma solução titulante, porém sua concentração é determinada através da comparação (padronização) contra um padrão primário. Exemplo: NaOH Em uma titulação de padronização a concentração de uma solução é padronizada através da titulação contra um padrão primário. Exemplo: Padronização de solução de NaOH com Biftalato de potássio * Indicadores Ácido-‐Base Ø Uma das maneiras usadas para detectar o ponto Minal de titulações baseia-‐se no uso da variação de cor de algumas substâncias chamadas indicadores. Ø Um indicador ácido-‐base é por si só um ácido ou uma base (fracos) cujas espécies protonadas têm cores diferentes. Exemplo: Azul de timol HO OH O S O O pK1 = 1,7 O SO3- OH O SO3- O- pK2 = 8,9 Vermelho (R) Amarelo (Y-) Azul (B2-) OH CO O OH 2 OH- 2 H+ Fenolftaleína incolor, pH < 8,0 C O -O -O2C Fenolftaleína rosa, pH > 9,6 + H2O Faixa de transição: incolor ⇔ rosa em pH 8,0 – 9,6. Indicador Faixa de transição de pH pKa Mudança de cor Alaranjado de metila 3,1-4,4 3,46 vermelho-laranja Verde de bromocresol 3,8-5,4 4,66 amarelo-azul Vermelho de metila 4,2-6,3 5,00 vermelho-amarelo Azul de bromotimol 6,2-7,6 7,10 Amarelo-azul Alguns indicadores ácido- base * 15/01/13 5 * Considere a titulação de 25 mL de solução 0,1 mol/L de A: A (Analito) + T (Titulante) ⇒ P (Produto) Comportamento da concentração de A em função do volume do titulante. O gráMico apresenta um comportamento quase linear e o ponto de equivalência é diMícil de interpretar. GráMico de logaritmo da concentração versus o volume do titulante. Este gráMico apresenta mudança marcante próxima ao ponto de equivalência. Esta curva é chamada de curva de titulação e pode ser construída experimentalmente e o ponto de equivalência pode ser estimado a partir do máximo coeMiciente angular da curva. * Procedimento geral para cálculos em uma análise volumétrica: A relação estequiométrica entre as espécies do analito e do titulante, junto com a molaridade do titulante, é usada em titulações para a determinar a molaridade do analito. Exemplo Em uma titulação de 25,0 mL de uma solução de HCl, empregando indicador fenolftaleína, a solução mudou de incolor para rosa quando foi adicionado 23,50 mL de uma solução padrão de NaOH 0,100 mol/L. Calcule a concentração em g/L de HCl na solução. Dados: Massa molar HCl: 36,5 g/mol HCl ? mol/L 25 mL NaOH 0,1 mol/L 23,5 mL
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