Relatório 6 Volumetria de oxidação redução

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I – OBJETIVO
Padronizar uma solução de permanganato de potássio (KMnO4) aproximadamente 0,02 mol.L-1 e, posteriormente, usá-la na dosagem de peróxido de hidrogênio (H2O2) na amostra de água oxigenada comercial.
 II – DADOS
II.1 – Padronização do KMnO4 ~0,02 mol.L-1
Padrão primário: Oxalato de sódio (Na2C2O4) 13,4264 g.L-1
		 Massa molar: 134,0 g mol-1
		 Alíquota usada: 5,00 mL;
Volume de ácido sulfúrico 10 %: 10 mL;
Volume de água destilada: 50 mL;
Pitada de MnSO4 no ensaio com Mn2+ como catalisador;
Aquecimento a ~60°C no ensaio com calor como catalisador;
Volume de água destilada substituindo o padrão primário nos ensaios em branco: 15 mL
II.2 – Dosagem do H2O2 em água oxigenada comercial
Amostra: Peróxido de hidrogênio (H2O2) 3% (10 volumes)
 Massa molar: 34,02 g mol-1
 Diluição: 30,00 mL de amostra para 500,00 mL de solução diluída
 Alíquota de amostra diluída: 10,00 mL;
Volume de ácido sulfúrico 20 %: 20 mL;
Volume de água destilada: 20 mL
Volume de água destilada substituindo a amostra no ensaio em branco: 20 mL
 Tabela 1: Volumes gastos nas titulações.
	Aluno
	Padronização (em mL)
	Amostra (em mL)
	
	sem catalisador
	com MnSO4
	com aquecimento
	
	
	Branco
	Padrão primário
	Branco
	Padrão primário
	Branco
	Padrão Primário
	Branco
	Amostra
	Ana
	0,05
	8,96
	0,10
	8,60
	0,05
	8,45
	0,05
	10,40
	Andressa 
	0,10
	8,60
	0,08
	8,61
	0,05
	8,50
	0,05
	10,30
	Filipe
	0,05
	8,50
	0,05
	8,50
	0,05
	8,60
	0,05
	10,60
	Gabriel
	0,05
	8,70
	0,04
	8,38
	0,05
	8,70
	0,05
	10,50
	Henrique
	0,05
	8,55
	0,05
	8,55
	0,05
	8,55
	0,05
	10,60
	João Victor
	0,05
	8,50
	0,05
	8,30
	0,05
	8,50
	0,05
	10,40
	Matheus
	0,05
	8,50
	0,05
	8,28
	0,05
	8,35
	0,05
	10,55
	Ramon B.
	0,05
	8,70
	0,05
	8,45
	0,05
	8,60
	0,05
	10,65
	Ramon P.
	0,05
	9,15
	0,05
	8,50
	0,05
	8,50
	0,05
	10,10
	Thais
	0,50
	9,30
	0,10
	8,60
	0,10
	8,50
	0,10
	10,60
	MÉDIA
	0,10
	8,75
	0,06
	8,48
	0,06
	8,53
	0,06
	10,47
III – CÁLCULOS
III.1 – Padronização do KMnO4 ~0,02 mol.L-1
Reação: 2 MnO4 -(aq) + 5 H2C2O4(aq) + 6 H+(aq) 2 Mn2+(aq) + 10 CO2(g) + 8 H2O(l)
Concentração molar exata de Na2C2O4
Concentração molar exata de KMnO4
 
 
 
III.2 – Dosagem do H2O2 em água oxigenada comercial
Reação:	2 MnO4-(aq) + 5 H2O2(aq) + 6 H+(aq) 2 Mn2+ (aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l)
concentração molar aproximada da amostra 
		 
Diluição da amostra
Concentração molar de H2O2 na amostra diluída 
 
 
 
 
Concentração molar de H2O2 na amostra original (considerando a diluição)
Concentração em % (p/v) de H2O2 na amostra original
 
Concentração em volumes de oxigênio
Reação:	 H2O2(aq) O2(g) + H2O(l)
Nas CNTP: 1 mol de gás ocupa um volume de 22,4 L
 
IV – DISCUSSÃO
	Reações de oxidação-redução, também chamadas de redox, são reações em que há a transferência de elétrons de um reagente para o outro. A espécie que se reduz, isto é, tem seu número de oxidação reduzido pelo ganho de elétrons, é o agente oxidante. Em análogo, a espécie que sofre a transformação oposta, perdendo elétrons, é o agente redutor da reação. Para que uma reação de oxirredução possa ser aplicada na volumetria, é necessário que a mesma seja espontânea, tenha estequiometria bem definida, cineticamente favorável, mesmo que para isso seja necessário o uso de catalisadores, e elevada constante de equilíbrio. 
	O íon permanganato (MnO4-) possui uma vasta aplicação na volumetria de oxirredução, por ter um alto potencial de redução (forte agente oxidante), custo relativamente baixo e ser autoindicador, dispensando o uso de indicadores. Entretanto, a técnica de permanganometria tem algumas desvantagens relacionadas à instabilidade do permanganato, que se decompõe muito facilmente por ação da luz, do calor e de substâncias redutoras, provenientes até mesmo da água destilada. Ou seja, ele não pode ser padrão primário, consequentemente, deve ser padronizado, como realizado nessa prática. 
A padronização da solução de KMnO4 aproximadamente 0,02 mol.L-1 foi realizada com o padrão primário de oxalato de sódio (Na2C2O4). Entretanto, o reagente que atua na reação redox não é o oxalato (C2O42-) e sim o ácido oxálico (H2C2O4), justificando a adição de ácido ao meio reacional, além de vincular a própria redução do permanganato a manganês II. As semi-reações que fazem parte dessa reação de oxirredução encontram-se abaixo, onde também podemos verificar sua espontaneidade, já que o valor do potencial da reação é positivo. 
Redução: MnO4- + 8 H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O E°=1,52 v
Oxidação: H2C2O2 2 CO2 + 2 H+ + 2e- E°=0,49 v
Reação global: 2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6 H+ 10 CO2 + 2 Mn2+ + 8 H2O E°=1,02 v						 (violeta) 		 (incolor)
O ponto final da reação foi marcado quando se observou resquícios de rosa na solução, indicando excesso de permanganato e término da reação. Por ser uma solução muito escura, a leitura do volume na bureta foi observado na parte superior do menisco, diferentemente das outras titulações ao longo desse período. 
		A padronização da solução de permanganato não só serviu para determinar a concentração desse íon, como também estudar a cinética de sua reação com ácido oxálico, já que a testamos em três diferentes condições reacionais: sem catalisador, com MnSO4 e com aquecimento. A titulação feita sem catalisador foi extremamente lenta até aproximadamente 7 mL de volume de permanganato gasto, pois, nesse estágio, já havia uma pequena quantidade de Mn2+ suficiente para catalisar a reação tornando-a mais rápida. O ensaio com o sal de manganês II como catalisador foi um pouco mais rápida, como já era de se esperar. Já o ensaio a quente foi o mais rápido de todos, facilitando ainda mais a análise. 
A dosagem de água oxigenada comercial pode ser definida pela reação a seguir:
 2 MnO4 - + 5 H2O2 + 6 H+ 2 Mn2+(s) + 5 CO2(g) + 8 H2O E°=0,828v
Assim como a outra reação, observamos sua espontaneidade pelo valor positivo de seu potencial. Os mesmos cuidados com observação do menisco foram efetuados na dosagem da amostra. Quanto a sua cinética, percebeu-se que foi muito mais rápida que a padronização a quente, mostrando que não há necessidade de catalisador. 
Para todos os volumes lidos na bureta foram descontados os volumes do ensaio em branco, para efetivar a acurácia nos cálculos. 
V – CONCLUSÃO
Como observado nos resultados da padronização (ver tabela 1), apesar da quantidade de titulante ser a mesma, o volume gasto de padrão primário difere significativamente dependendo as condições reacionais. Isso mostra o quão a velocidade da reação influencia na análise. Quanto mais lenta, maior é o trabalho do analista e maior é a possibilidade de erro, o que pode explicar um dos requisitos de uma reação ser aplicável na volumetria: ser rápida.
Visto isso, apesar de terem sido feitos os cálculos levando em consideração as três concentrações de permanganato encontradas, acredita-se que a mais próxima da realidade é a obtida pela titulação com aquecimento (reação mais rápida). Dessa forma, a concentração exata da solução de permanganato de potássio encontrada é 0,02366 mol.L-1. Consequentemente, o teor de peróxido de hidrogênio é 3,49% (p/v), contendo 11,50 L de gás oxigênio. 
Com base nesses resultados, concluiu-se que a volumetria de oxidação-redução pelo método permanganometria foi satisfatória, tanto na facilidade de visualizar o ponto final da titulação (incolor para róseo) quanto na dosagem de peróxido de hidrogênio na amostra (comparação com o rótulo). Como o curto tempo da prática não nos permitiufazer replicatas, o que reduziria erros sistemáticos, a diferença entre os valores obtidos e as do rótulo são aceitáveis. 
VI - Referências
Freire, A. S.; Volumetria de oxidação-redução. Slide de apresentação. Rio de Janeiro, RJ: Departamento de Química Analítica - UFRJ, 25/06/2016.
Apostila de IQA 243 - Química Analítica Experimental II. Departamento de Química Analítica - UFRJ. 3ª revisão. Março 2010.			
		
Padronização de solução de KMnO4 e análise de água oxigenada comercial
Disciplina: IQA243 – Química Analítica Experimental II (Noturno)
Professora: Aline Soares Freire
Aluna: Thais dos Santos Oliveira
DRE:155037322
Turma: QIN + EQN
Data da realização do experimento: 01/06/2016