Expto 3 e 4 soda

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DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E HIDRÓXIDO E DE 
CARBONATO E BICARBONATO EM MISTURAS ALCALINAS
1º. PROCESSO WARDER - MÉTODO DIRETO.
2º. PROCESSO WINKLER - MÉTODO INDIRETO.
EXPERIMENTO 3 e 4 - ACIDIMETRIA
2º. PROCESSO WINKLER - MÉTODO INDIRETO.
Seropédica 2013-1
Objetivo
⇒ Determinar as concentrações das substâncias em uma mistura de
carbonato e hidróxido alcalinos pelo MÉTODO DIRETO.
⇒ Determinar as concentrações das substâncias em uma mistura de
carbonato e bicarbonato alcalinos pelo MÉTODO DIRETO.
CONSIDERAÇÕES
� Em certos trabalhos práticos, há necessidade, muitas vezes, de se determinar a
alcalinidade de uma amostra. A alcalinidade a ser determinada pode ser total ou
parcial, daí a necessidade de se conhecer o funcionamento de um sistema em que
a base forte não seja a única responsável pela alcalinidade da amostra.
CO2 + 2 NaOH � Na2CO3 + H2O
Processo de Carbonatação
Na2CO3 + H2O + CO2 � 2 NaHCO3
NaOH + NaHCO3 � Na2CO3 + H2O
Importância de se conhecer a teoria ácido-base de Brφφφφnsted-Lowry
não coexistem na mesma amostranão coexistem na mesma amostra
H2CO3 é um ácido diprótico fraco e suas constantes de ionização são: 
Ka1 = 4,5 X 10
-7 e Ka2 = 4,7 X 10
-11
Bicarbonato (base conjugada do ácido carbônico e ácido conjugado do carbonato) pode ser 
titulado por um ácido forte, se comportando como uma base monoprótica. 
Para se calcular a alcalinidade então, é necessário o conhecimento mais aprofundado, que 
envolve o equilíbrio de ácidos e bases polipróticos
Desta forma, pode ser titulado por um ácido forte, se comportando como uma base 
diprótica, apresentando, portanto, dois pontos estequiométricos.
Carbonato (base conjugada do H2CO3) também possui duas constantes de ionização
Kb1 = 2,13 X 10
–4 e Kb2 = 2,22 X 10
-8
PEQ, pH=7,0
Titulação de 25,00mL de NaOH 0,1 mol/L com HCl 0,1 mol/L
pH
Volume de HCl 0,1 mol/L
HCl + NaOH ���� NaCl + H2O
ηHCl
ηNaOH
=
1
1
ηHCl = ηNaOH
Fenolftaleína
pH
1º PEQ, pH≈8,32
Titulação de 25,00mL de Na2CO3 0,1 mol/L com HCl 0,1 mol/L
Só CO3
-2
CO3
-2 e HCO3
-
Só HCO3
-
HCO3
- e H2CO3
Fenolftaleína
Volume de HCl 0,1 mol/L
2º PEQ, pH≈3,96
Só H2CO3� H2O + CO2↑
Alaranjado de 
Metila
HCl + Na2CO3 ���� NaHCO3 + NaCl
HCl + NaHCO3 ���� H2CO3 + NaCl
2 HCl + Na2CO3 � H2CO3 + 2 NaCl
Fenolftaleína
Alaranjado de Metila
ηHCl
ηNa2CO3
=
2
1
ηHCl = 2η Na2CO3
Titulação de 25,00mL de NaHCO3 0,1 mol/L com HCl 0,1 mol/L
PEQ, pH≈3,96
pH
PEQ, pH≈3,96
Volume de HCl 0,1 mol/L
HCl + NaHCO3 ���� H2CO3 + NaClAlaranjado de Metila
ηHCl
ηNaHCO3
=
1
1
ηHCl = ηNaHCO3
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E HIDRÓXIDO E DE 
CARBONATO E BICARBONATO EM MISTURAS ALCALINAS
PROCESSO WARDER - MÉTODO DIRETO
� Utiliza-se dois indicadores na mesma titulação
Fenolftaleína Alaranjado de Metila
Volume HCl frente à 
Fenolftaleína
Volume HCl frente ao 
Alaranjado de Metila
30
20
10
0
Volume HCl total
frente aos dois Indicadores
Dinâmica da TitulaçãoDinâmica da Titulação
1V1
3V3
2V2
50
40
Volume HCl frente à 
Fenolftaleína
9,8 ≤ pH ≤ 8,2
Rosa Incolor
Volume HCl frente ao 
Alaranjado de Metila
4,4 ≤ pH ≤ 3,1
Amarelo Alaranjado
1. HCO3
- natural da amostra
2. HCO3
- gerado na reação do H+ + CO3
-2
3. Mistura das duas situações anteriores
1. HO-
2. HO- + CO3
-2
3. CO3
-2
1V1 3V3
3. Mistura das duas situações anteriores3. CO3
O volume de HCl gasto frente à cada Indicador é que vai definir qual ou 
quais espécies estarão presentes na amostra 
1V1 3V32V2 = +
Possibilidade das espécies alcalinas:
1. Só HO-
2. HO- e CO3-2
3. Só CO3-2 
4. CO3-2 e HCO3-
5. Só HCO3-
Adição de Fenolftaleína 
(rosa. pH>9,8)
V2 ou Vtotal V1
0,00 mL
20,00 mL
SÓ TENHO OH-
V1
VV1 1 = V= V2 2 
VVHCL/HIDRÓXIDO HCL/HIDRÓXIDO = V= V22
Fim da Titulação com Fenolftaleína 
(incolor. pH<8,2) 
Adição de Alaranjado de Metila
(o titulado fica laranja. pH<3,1)
Cálculos:
ηOH=MHCl x V1
MOH=ηOH / Vamostra
ηHCl = ηNaOH
Para expressar o Título da espécie presente:
T NaOH = M NaOH x MM NaOH
40 g/mol
Adição de Fenolftaleína 
(rosa. pH>9,8)
Fim da Titulação com Fenolftaleína 
(incolor. pH<8,2) 
Adição de Alaranjado de Metila
(amarela. pH>4,4)
V2 ou Vtotal
V1
V3
0,00 mL
10,00 mL
20,00 mL
SÓ TENHO CO3
2-
V1 =V3
Fim da Titulação com 
Alaranjado de Metila
VV3 3 = V= V2 2 -- VV11
VVHCL/CARBONATO HCL/CARBONATO = V= V22
Cálculos:
ηCO3-2=MHCl x V2 / 2
MCO3-2=ηCO3-2 / Vamostra
ηHCl = 2η Na2CO3
Alaranjado de Metila
(laranja. pH<3,1)
Para expressar o Título da espécie presente:
T Na2CO3 = M Na2CO3 x MM Na2CO3 
106 g/mol
Adição de Fenolftaleína 
(Permanece incolor. pH<8,2)
Adição de Alaranjado de Metila
(amarela. pH>4,4)
V2 ou Vtotal
V1
V3
0,00 mL
20,00 mL
SÓ TENHO HCO3
-
V3
Fim da Titulação com 
Alaranjado de Metila
(laranja. pH<3,1)
VV3 3 = V= V2 2 
VVHCL/BICARBONATO HCL/BICARBONATO = V= V22
Cálculos:
ηHCO3-=MHCl x V3
MHCO3-=ηHCO3-/ Vamostra
ηHCl = ηNaHCO3
T NaHCO3 = M NaHCO3 x MM NaHCO3
84 g/mol
Para expressar o Título da espécie presente:
Adição de Fenolftaleína 
(rosa. pH>9,8)
Fim da Titulação com Fenolftaleína 
(incolor. pH<8,2) 
Adição de Alaranjado de Metila
(amarela. pH>4,4)
V2 ou Vtotal
V1
V3
0,00 mL
17,00 mL
21,00 mL
HO- e CO3
2-
V1 >V3
VV3 3 = V= V2 2 -- VV11
Cálculos:
Para CO3
-2
ηCO3-2=MHCl x 2 x V3 / 2
MCO3-2=ηCO3-2 / Vamostra
ηHCl = 2η Na2CO3
ηHCl = ηNaOH
Fim da Titulação com 
Alaranjado de Metila
(laranja. pH<3,1)
VV3 3 = V= V2 2 -- VV11
VVHCL/CARBONATO HCL/CARBONATO = 2.V= 2.V33
VVHCL/HIDRÓXIDO HCL/HIDRÓXIDO = V= V22 -- (2.V(2.V33))
Para HO-
ηHO-=MHCl x (V2 - (2 xV3))
MHO-=ηHO-/ VamostraPara expressar o Título das espécies presentes:
T NaOH = M NaOH x MM NaOH T Na2CO3 = M Na2CO3 x MM Na2CO3 
40 g/mol 106 g/mol
Adição de Fenolftaleína 
(rosa. pH>9,8)
Fim da Titulação com Fenolftaleína 
(incolor. pH<8,2) 
Adição de Alaranjado de Metila
(amarela. pH>4,4)V2 ou Vtotal
V1
V3
0,00 mL
5,00 mL
21,00 mL
CO3
2-e HCO3
-
V1 <V3
Fim da Titulação com 
Alaranjado de Metila
(laranja. pH<3,1)
VV3 3 = V= V2 2 -- VV11
VVHCL/CARBONATO HCL/CARBONATO = 2.V= 2.V11
VVHCL/BICARBONATO HCL/BICARBONATO = V= V22 -- (2.V(2.V11))
Cálculos:
Para CO3
-2
ηCO3-2=MHCl x 2 x V1 / 2
MCO3-2=ηCO3-2 / Vamostra
ηHCl = ηNaHCO3
ηHCl = 2η Na2CO3
Para HCO3
-
ηHCO3-=MHCl x (V2 - (2 xV1))
MHCO3-=ηHCO3-/ VamostraPara expressar o Título das espécies presentes:
T NaHCO3 = M NaHCO3 x MM NaHCO3 T Na2CO3 = M Na2CO3 x MM Na2CO3 
84 g/mol 106 g/mol
4
0
3
0
2
0
1
0
0
HCl Mexata = ?
Vp HCl = __ __, __ __ mL
Padronização do HCl 0,1 mol/L
25,00 mL de solução padrão bórax (Na2B4O7.10 H2O) 0,05000 mol/L
4-5 gotas de indicador vermelho de metila 0,1 % (m/v)
pH > 6,2 (amarelo) – pH < 4,4 (alaranjado)
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
HCl Mexata = __, ___ ___ ___ ___ mol/L
V1 HCl = __ __, __ __ mL
Determinação da Alcalinidade na Amostra A
-OH e CO3-2
V2 HCl = __ __, __ __ mL
5
0
0
25,00 mL de Amostra B M = ? 
4-5 gotas de indicador alaranjado de metila 0,1 % (m/v)
pH > 4,4 (amarelo) – pH < 3,1 (alaranjado)
4-5 gotas de indicador fenolftaleína 0,1 % (m/v)
pH > 9,8 (rosa) – pH < 8,2 (incolor)
4
0
3
0
2
0
1
0
0
HCl Mexata = __, ___ ___ ___ ___ mol/L
V1 HCl = __ __, __ __ mL
Determinação da Alcalinidade na Amostra B
HCO3- e CO3-2
V2 HCl = __ __, __ __ mL
25,00 mL de Amostra B M = ? 
4-5 gotas deindicador alaranjado de metila 0,1 % (m/v)
pH > 4,4 (amarelo) – pH < 3,1 (alaranjado)
5
0
0
4-5 gotas de indicador fenolftaleína 0,1 % (m/v)
pH > 9,8 (rosa) – pH < 8,2 (incolor)
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E HIDRÓXIDO E DE 
CARBONATO E BICARBONATO EM MISTURAS ALCALINAS
PROCESSO WINKLER- MÉTODO INDIRETO
Realiza-se duas titulações
Fenolftaleína Alaranjado de Metila
Alcalinidade TotalAlcalinidade Parcial
Alcalinidade Total
Indicador Alaranado de Metila
4,4 ≤ pH ≤ 3,1
Amarelo - Laranja
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E HIDRÓXIDO
Em misturas alcalinas
Amarelo - Laranja
As duas espécies são Tituladas
Primeira Titulação
HCl + NaOH ���� NaCl + H O
Reações da Titulação da Alcalinidade Total
Titulação do
Carbonato da Amostra
Titulação do Hidróxido
ηHCl
ηNa2CO3
=
2
1
ηHCl = 2η Na2CO3
HCl + Na2CO3 ���� NaHCO3 + NaCl
HCl + NaHCO3 ���� H2CO3 + NaCl
2 HCl + Na2CO3 � H2CO3 + 2 NaCl
HCl + NaOH ���� NaCl + H2O
ηHCl
ηNaOH
=
1
1
ηHCl = ηNaOH
Titulação do Hidróxido
da Amostra
Nesta Titulação da Alcalinidade Total é dada por:
ηHCl total gasto = ηNaOH + 2 η Na2CO3
Primeira Titulação
Alcalinidade Parcial
Indicador Fenolftaleína
9,8 ≤ pH ≤ 8,2
Rosa - Incolor
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E HIDRÓXIDO
Em misturas alcalinas
Rosa - Incolor
Apenas a Espécie NaOH é Titulada
(Pois o Na2CO3 é precipitado pelo BaCl2, fazendo que esta espécie seja “eliminada” da titulação)
SegundaTitulação
HCl + NaOH ���� NaCl + H2O
ηHCl 1
Reações da Titulação da Alcalinidade Parcial
Na2CO3 + BaCl2 ���� BaCO3 (s) + 2 NaCl
Precipitação do 
Carbonato da Amostra
Titulação do Hidróxido
da Amostra
ηHCl
ηNaOH
=
1
1
ηHCl = ηNaOH
η NaOH = (Mex . V2) HCl
SegundaTitulação
Procedimento para os Cálculos dos Teores de Carbonato e Hidróxido
Comece pelo cálculo da Alcalinidade Parcial de NaOH (2ª Titulação)
Calcule a Alcalinidade Total da amostra (1ª Titulação)
η NaOH = (Mex . V2) HCl
ηHCl total gasto = (Mex . V1) HCl
Sabendo-se que a Alcalinidade Total da amostra (primeira titulação) é igual a :
ηHCl total gasto = ηNaOH + 2 η Na2CO3
Rearranje a equação e substitua o valor os nº de mols já calculados:
η Na2CO3 = (ηHCl total gasto - ηNaOH)
1ª Titulação 2ª Titulação
2
Continuação:
Para calcular a Molaridade das espécies presentes, a partir do nª de mols:
M NaOH = η NaOH
V NaOH amostra
M Na2CO3 = η Na2CO3
V Na2CO3 (amostra)
Para expressar o Título das espécies presentes:Para expressar o Título das espécies presentes:
T NaOH = M NaOH x MM NaOH T Na2CO3 = M Na2CO3 x MM Na2CO3 
40 g/mol 106 g/mol
Alcalinidade Total
Indicador Alaranado de Metila
4,4 ≤ pH ≤ 3,1
Amarelo - Laranja
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E BICARBONATO
Em misturas alcalinas
Amarelo - Laranja
As duas espécies são Tituladas
Terceira Titulação
Reações da Titulação da Alcalinidade Total
Titulação do
Carbonato da Amostra
Titulação do Bicarbonato 
HCl Na2CO3 ���� NaHCO3 NaCl
HCl NaHCO3 ���� H2CO3 NaCl
2 HCl + Na2CO3 � H2CO3 + 2 NaCl
ηHCl
ηNa2CO3
=
2
1
ηHCl = 2η Na2CO3
HCl + NaHCO3 ���� H2CO3 + NaCl
ηHCl
ηNaHCO3
=
1
1
ηHCl = ηNaHCO3
Titulação do Bicarbonato 
da Amostra
Nesta Titulação da Alcalinidade Total é dada por:
ηHCl total gasto = ηNaHCO3 + 2 η Na2CO3
Terceira Titulação
HCl + NaHCO3 ���� H2CO3 + NaCl
Alcalinidade Parcial
Retrotitulação do Bicarbonato pela adição de NaOH isento de CO3
-2
Indicador Fenolftaleína
9,8 ≤ pH ≤ 8,2
Rosa - Incolor
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E BICARBONATO
Em misturas alcalinas
�Nesta Titulação é adicionado NaOH isento de Carbonato em excesso, para que
todo Bicarbonato contido na amostra seja transformado em Carbonato.
�Desta forma , apenas o excesso que sobrar de NaOH é que vai ser Titulado
com HCl.
�O Carbonato da amostra e o Carbonato (Bicarbonato) gerado após a adição de
NaOH isento de Carbonato serão precipitados pelo BaCl2, fazendo com que estas
espécie sejam “eliminadas” da titulação.
�Assim, nesta titulação, acharemos o valor de Bicarbonato da amostra
Quarta Titulação
Reações da Titulação da Alcalinidade Parcial
Adição de NaOH isento 
de Carbonato em excesso 
na amostra contendo 
Bicarbonato 
NaOH + NaHCO3 ���� Na2CO3 + H2O
Na2CO3
Na2CO3
+ BaCl2 ���� BaCO3 (s) + 2 NaClPrecipitação do 
Carbonato da Amostra
Quarta Titulação
HCl + NaOH ���� NaCl + H2O
ηHCl
ηNaOH
=
1
1
ηHCl = ηNaOH
η NaOH excesso = (Mex . V4) HCl
Titulação do Hidróxido em 
excesso (que não reagiu 
com o Bicarbonato da 
Amostra)
η NaOH total = (Mc . V) NaOH adicionado 
η NaOH total = η NaOH excesso + η NaOH reagiu com BicarbonatoEquação geral:
Procedimento para os Cálculos dos Teores de Carbonato e Bicarbonato
Comece pelo cálculo da Alcalinidade Parcial de NaHCO3 (4ª Titulação), 
rearranjando a equação geral
η NaOH total = (Mc . V) NaOH adicionado 
η NaOH total = η NaOH excesso + η NaOH reagiu com Bicarbonato
η NaHCO3
η NaOH excesso = (Mex . V4) HCl
η NaOH total = (Mc . V) NaOH adicionado 
Então:
η NaHCO3 = η NaOH total - η NaOH excesso
Calcule a Alcalinidade Total da amostra (3ª Titulação)
ηHCl total gasto = ηNaHCO3 + 2 η Na2CO3
ηHCl total gasto = (Mex . V3) HCl
Sabendo-se que a Alcalinidade Total da amostra (primeira titulação) é igual a :
Continuação:
Rearranje a equação e substitua o valor os nº de mols já calculados:
η Na2CO3 = (ηHCl total gasto - ηNaHCO3)
3ª Titulação 4ª Titulação
2
Continuação:
Para calcular a Molaridade das espécies presentes, a partir do nº de mols:
M NaHCO3 = η NaHCO3
V NaHCO3 amostra
M Na2CO3 = η Na2CO3
V Na2CO3 (amostra)
Para expressar o Título das espécies presentes:Para expressar o Título das espécies presentes:
T NaHCO3 = M NaHCO3 x MM NaHCO3 T Na2CO3 = M Na2CO3 x MM Na2CO3 
84 g/mol 106 g/mol
4
0
3
0
2
0
1
0
0
HCl Mexata = ?
Vp HCl = __ __, __ __ mL
Padronização do HCl 0,1 mol/L
25,00 mL de solução padrão bórax (Na2B4O7.10 H2O) 0,05000 mol/L
4-5 gotas de indicador vermelho de metila 0,1 % (m/v)
pH > 6,2 (amarelo) – pH < 4,4 (alaranjado)
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
HCl Mexata = __, ___ ___ ___ ___ mol/L
V1 HCl = __ __, __ __ mL
Determinação da Alcalinidade na Amostra A
1ª Titulação - Frente ao Alaranjado de Metila
Alcalinidade Total -OH e CO3-2
25,00 mL de Amostra A M = ? 
4-5 gotas de indicador alaranjado de metila 0,1 % (m/v)
pH > 4,4 (amarelo) – pH < 3,1 (alaranjado)
5
0
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
HCl Mexata = __, ___ ___ ___ ___ mol/L
V2 HCl = __ __, __ __ mL
Determinação da Alcalinidade na Amostra A
2ª Titulação - Frente à Fenolftaleína
Alcalinidade Parcial -OH 
25,00 mL de Amostra A M = ?
10 mL de solução de BaCl2 10 %m/v 
4-5 gotas de indicador fenolftaleína 0,1 % (m/v)
pH > 9,8 (rosa) – pH < 8,2 (incolor)
5
0
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
HCl Mexata = __, ___ ___ ___ ___ mol/L
V3 HCl = __ __, __ __ mL
Determinação da Alcalinidade na Amostra B
1ª Titulação - Frente ao Alaranjado de Metila
Alcalinidade Total HCO3- e CO3-2
25,00 mL de Amostra B M = ? 
4-5 gotas de indicador alaranjado de metila 0,1 % (m/v)
pH > 4,4 (amarelo) – pH < 3,1 (alaranjado)
5
0
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
HCl Mexata = __, ___ ___ ___ ___ mol/L
V4 HCl = __ __, __ __ mL
Determinação da Alcalinidade na Amostra B
2ª Titulação - Frente à Fenolftaleína
Alcalinidade Parcial HCO3- indiretamente pela reação 
com -OH 
25,00 mL de Amostra B M = ?
20,00 mL de NaOH Mexata = 0,1000 mol/L (isenta de carbonato)
10 mL de solução de BaCl2 10 %m/v 
4-5 gotas de indicador fenolftaleína 0,1 % (m/v)
pH >9,8 (rosa) – pH < 8,2 (incolor)
5
0
0