Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
PRINCÍPIOS DE QUÍMICA ANALÍTICA - QFL-2241 GUIA DE LABORATÓRIO - 2014 INSTRUÇÕES PARA O TRABALHO DE LABORATÓRIO BIBLIOGRAFIA 1. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, Fundamentals of Analytical Chemistry, Saunders, 7a ed., 1996. Há versão mais recente traduzida para o português 2. N. Baccan, J.C. de Andrade, O.E. S. Godinho, J.S. Barone, Química Analítica Quantitativa elementar, Edgard Blucher, 3a ed., 2001. 3. D.C. Harris, Análise Química Quantitativa, LTC, 6ª ed., 2005. 4. A.I. Vogel, Análise Inorgânica Quantitativa, Guanabara S.A., 4a ed., 1981. Há edições mais recentes. LAB 1: Conferência do material, limpeza e titulação de HCl com NaOH: avaliação de vidrarias Todo material de vidro que vai ser utilizado deve estar rigorosamente limpo. Para isso, deve-se lavá-lo com água e detergente, enxaguá-lo várias vezes com água de torneira e, por último, com pequenas porções de água destilada (5 a 10 mL). Após isso, se for observada a presença de gordura (pequenas gotículas de água nas paredes) ou outro resíduo na inspeção visual, pode-se recorrer ao tratamento com potassa-alcoólica 10%. Esse material de limpeza é altamente corrosivo e deve ser manuseado com o máximo cuidado. Qualquer respingo deve ser abundantemente lavado com água. Nunca adicionar a potassa alcoólica a um recipiente sujo; este deve ser, previamente, lavado com água e detergente e escoado ao máximo. Jamais pipetar solução de limpeza aspirando com a boca. Após alguns minutos de exposição, retorna-se a potassa alcoólica para o seu frasco de origem, escoando o máximo possível, e tampa-se esse frasco. Lava-se o material com água corrente (6 ou 7 vezes) e, a seguir, com pequenas porções de água destilada. Titulação de HCl 0,1 mol L-1 com solução de NaOH 0,10 mol L-1 Transfira alíquota da solução de HCl para um erlenmeyer de 125 mL, adicione algumas gotas de indicador fenolftaleína e proceda à titulação com a solução padronizada de NaOH até observar aparecimento de coloração rosa persistente. Como a solução de HCl deve ser transferida para o erlenmeyer? Para compreender a importância do uso da vidraria correta, faça a transferência com um béquer de 100 mL, uma proveta de 100 mL e uma pipeta, repetindo o procedimento. LAB 2: Preparação e padronização de solução de NaOH 0,2 mol L-1: estudo sobre a influência da presença do CO2 Salas de balanças As balanças analíticas são balanças de precisão e permitem a determinação de massas com um erro absoluto da ordem de 0,1 mg. Por se tratar de instrumentos delicados e caros, seu manejo envolve a estrita observância dos seguintes cuidados gerais: 1. As mãos do operador devem estar limpas e secas. 2. Durante as pesagens as portas laterais devem ser mantidas fechadas. 3. Balanças mais antigas, não digitais, tem sistema de trava, meia trava e destravamento. Destravar e travar (inclusive a meia trava) com movimentos lentos; iniciar as pesagens com destravamento parcial (meia trava). 4. Nunca pegar diretamente com os dedos o objeto que se vai pesar. Conforme o caso, usar uma pinça ou uma tira de papel impermeável. 5. Nunca colocar ou retirar massas do prato sem antes ter travado a balança (não digital); retornar os pesos a zero e descarregar imediatamente a balança após a pesagem. 6. Para sucessivas pesagens no decorrer de uma análise, usar sempre a mesma balança. 7. O recipiente e/ou a substância que vão ser pesados devem estar em equilíbrio térmico com o ambiente. 8. Ao final da operação, a balança é zerada, todos os itens trazidos devem ser levados até a bancada do aluno e todos os papéis utilizados para secagem, colocados no lixo. OBSERVAÇÃO: As salas de balanças devem ser mantidas na mais absoluta ordem e limpeza. Os conhecimentos necessários ao manejo dos diferentes tipos de balanças analíticas serão ministrados pelos docentes ou monitores da turma no decorrer das primeiras aulas práticas. Aferição de balão volumétrico O balão deve ser limpo como anteriormente descrito. Enxuga-se externamente com papel absorvente, deixa-se o mesmo de boca para baixo, sobre papel absorvente apoiado no suporte de funis até secagem. Para acelerar a secagem, o interior do balão pode ser lavado com pequenas porções de álcool. Tapa-se com a rolha e, sem tocá-lo diretamente com as mãos, coloca-se sobre o prato de uma balança de precisão. Anota-se a massa ou usa-se a tara da balança. Após isso, enche-se com água destilada, até o menisco, leva-se até a balança, medindo-se a massa. Anota-se a temperatura da água e calcula-se o volume do balão através da multiplicação da massa de água obtida pelo fator de conversão tabelado correspondente à temperatura de trabalho. A aferição do balão deve ser feita pelo menos duas vezes. Caso não haja concordância dentro de 0,08 mL, repetir. O ajuste do menisco é o fator de erro mais comum. Convém segurar, por trás do menisco, uma tira de papel com um traço preto (pedaço de fita isolante colada em um fundo branco, por exemplo). Aferição de pipeta A pipeta previamente limpa é preenchida, por aspiração, com água destilada até acima do menisco; limpa-se a parte externa da extremidade livre com papel absorvente, esvazia-se e controla-se a vazão com o dedo indicador, acerta-se o menisco com cuidado e verte-se a quantidade de água da mesma em Erlenmeyer de 125 mL previamente limpo e pesado em balança analítica (a pesagem do Erlenmeyer deve ser efetuada com um pequeno vidro de relógio tapando-o). O escoamento da pipeta no Erlenmeyer deve ser efetuado controlando-se a vazão com o dedo, estando a ponta da pipeta encostada na parede do recipiente (tempo de escoamento mínimo: 30 segundos). Após o escoamento, afasta-se a extremidade da pipeta da parede do recipiente com cuidado. A quantidade de líquido restante na ponta da mesma não deve ser soprada para o interior do recipiente. A seguir, mede-se a massa do conjunto Erlenmeyer + água cobrindo-o com o mesmo vidro de relógio usado na pesagem do Erlenmeyer vazio. Repete-se a aferição descrita. A seguir, calcula-se o volume da pipeta. A diferença entre as duas determinações não deve exceder 0,025 mL. Caso não haja concordância entre duas aferições, repetir. Aferição da bureta Feita a limpeza como descrito anteriormente e com a válvula (tubo de silicone contendo esfera de vidro) instalada, enche-se a bureta até um pouco acima do traço correspondente ao zero. Verifica-se a ausência de bolhas de ar na região da válvula (próxima à esfera). As bolhas deverão ser eliminadas mediante escoamento de líquido. Caso o nível fique abaixo da marca de zero, completá-la novamente até acima da marca. Se necessário, enxuga-se a extremidade externa da ponta da bureta com papel absorvente. A seguir, acerta- se o zero, colocando por trás da bureta a tira de papel com a faixa preta. Deixa-se escoar, lentamente, a água da bureta num Erlenmeyer de 125 mL previamente pesado em balança (coberto com vidro de relógio). Ao alcançar exatamente a marca dos 20,0 mL, fecha-se a válvula e determina-se a massa de água. Em seguida, escoa-se a bureta até a marca dos 40,0 mL no mesmo Erlenmeyer. A aferição deve ser repetida para comparação dos volumes relativos a cada intervalo. Caso não haja concordância dentro de 0,020 mL entre duas aferições do mesmo intervalo, repetir. Preparação e padronização de solução de NaOH 0,2 mol L-1 Ferver cerca de 1000 mL de água destilada durante 5 minutos para eliminar o CO2 dissolvido e resfriar. Pesar massa apropriada de NaOH em pastilhas, sobre um vidro de relógio, para a preparação de 600 mL da solução da base. Dissolver as pastilhas em 100 mL de água destilada previamente fervida e já fria. Após dissolução, completar o volume a cerca de 600 mL e guardar esta solução em frasco plástico, com tampa de plástico, previamente lavadocom água destilada, e enxaguado com água isenta de CO2. O frasco deverá ser identificado e guardado cuidadosamente. Proceder à padronização da solução de NaOH com hidrogenoftalato de potássio, KHC8H4O4, padrão primário, já previamente dessecado em estufa a 120°C até peso constante e mantido dentro de dessecador. Pesar em balança analítica, por diferença ou diretamente, massa apropriada de hidrogenoftalato de potássio (± 0,1 mg) e transferir para um Erlenmeyer de 250 mL. A massa de hidrogenoftalato de potássio deve ser tal que consuma cerca de 25 a 35 mL da solução de NaOH de concentração aproximadamente 0,2 mol L-1. Adicionar 50 mL de água destilada fria isenta de CO2. Após dissolução, juntar 3 gotas de solução indicadora de fenolftaleína e titular com a solução de NaOH 0,2 mol L-1 até aparecimento de coloração rósea clara. Os resultados de duas determinações, expressos em mol L-1, devem ser coincidentes. Caso contrário, repetir a padronização. Sabe-se que a solução de NaOH deve ser preparada com água destilada isenta de CO2. Como a influência do CO2 pode ser investigada? LAB 3: Determinação de HAc em vinagre: investigação sobre adulteração com HCl Titulação de HAc em vinagre A porcentagem de ácido acético em vinagre é de 3 a 5% (m/v). Levando essa informação em consideração, faça a diluição necessária da amostra de vinagre para que sejam gastos em torno de 30 mL da solução de NaOH. Transfira com uma pipeta uma alíquota da amostra diluída para um erlenmeyer, adicione algumas gotas do indicador (qual é o critério usado para a escolha do indicador?) e titule com a solução de NaOH padronizada até a viragem de cor. Anote o volume gasto de titulante e calcule a concentração de ácido acético no vinagre. Pode-se investigar se um vinagre foi adulterado com HCl? Para responder à pergunta, é necessário primeiro saber se a quantidade de HCl adicionada é significativamente maior do que a variação na concentração de HAc em diferentes amostras de vinagre. LAB 4: Reações de NH4+, K+, Cl-, CO32-, SO42- + Análise Após a adição de algumas gotas de soluções dos íons a serem estudados a tubos de ensaio, proceder às reações de identificação de acordo com o roteiro abaixo descrito. NH4+: a) Adição de base forte e aquecimento K+: a) Perclorato de sódio b) Cobaltinitrito de sódio Cl-: a) Íons Ag+ em meio de ácido nítrico e efeito da adição de (NH4)2CO3 e NH4OH CO32-: a) Sistema fechado contendo tubo com água de barita b) Íons Ba2+ e efeito da adição de ácido SO42--: a) Íons Ba2+ e efeito da adição de ácido Após a realização das reações de identificação, os alunos receberão uma amostra sólida contendo uma mistura de sais e deverão proceder a uma análise qualitativa para identificar os íons contidos na amostra. LAB 5: Padronização de solução de HCl 0,1 mol L-1 e titulação de mistura de NaOH + Na2CO3 : avaliação do efeito de pasta de dente na erosão dentária Padronização de solução de HCl 0,10 mol L-1 Soluções concentradas de ácido clorídrico são fornecidas com porcentagem em massa de aproximadamente 37% (m/m) e densidade de 1,19 g cm-3. A partir dessas informações, prepare 100 mL de solução 1,0 mol L-1. O volume apropriado (calcular o volume) deve ser medido em proveta ou pipeta graduada e diluído a cerca de 100 mL com água destilada. Devido ao fato de o ácido concentrado ser altamente corrosivo e causar forte irritação ao trato respiratório, as operações devem ser efetuadas com extremo cuidado na capela. Armazene a solução em frasco apropriado e identifique-o cuidadosamente, pois essa solução será usada no LAB 6. Por diluição da solução de HCl 1,0 mol L-1, prepare 250 mL de solução de HCl 0,10 mol L-1. Proceder à padronização da solução de HCl 0,10 mol L-1 com carbonato de sódio (Na2CO3), padrão primário, já previamente dessecado em estufa a 120°C até peso constante e mantido dentro de dessecador. Pesar em balança analítica, por diferença ou diretamente, massa apropriada de carbonato de sódio (± 0,1 mg) e transferir para um Erlenmeyer de 250 mL. A massa de carbonato de sódio deve ser tal que consuma cerca de 25 a 35 mL da solução de HCl de concentração aproximadamente 0,1 mol L-1. Adicionar 50 mL de água destilada fria. Após dissolução, juntar 3 gotas de solução indicadora de fenolftaleína e titular com a solução de HCl 0,1 mol L-1 até o desaparecimento da coloração rósea. Anotar o volume de HCl gasto. A seguir adicionar 5 gotas de vermelho de metila e continuar a titulação até que a cor da solução mude de alaranjado para vermelho. Ferver cuidadosamente a solução (evite respingos), resfriar a solução e completar a titulação. Repetir o aquecimento e, se necessário, completar novamente a titulação. Os resultados de duas determinações, expressos em mol L-1, devem ser coincidentes. Caso contrário, repetir a padronização. Titulação de mistura de NaOH e Na2CO3 A amostra estará contida no frasco de vidro de rolha esmerilhada numerado, entregue pelo aluno em aula anterior. Com sua pipeta volumétrica aferida transfira quantitativamente o volume de amostra para um erlenmeyer de 125 mL limpo. Repita o procedimento utilizado na padronização da solução de carbonato de sódio. Com os volumes do titulante obtidos na primeira e na segunda viragem, determine a concentração de NaOH e Na2CO3. Os resultados de duas determinações, expressos em mol L-1, devem ser coincidentes. Caso contrário, repetir a determinação. Pasta de dente pode retardar a reação química entre substâncias de natureza ácida e o esmalte dos dentes (erosão dentária)? Como essa pergunta pode ser respondida com base em titulação descrita no LAB 5, envolvendo mistura de NaOH e Na2CO3 com HCl? LAB 6: Reações de Br- I-, Ca2+, Mg2+, NO2- + Análise Após a adição de algumas gotas de soluções dos íons a serem estudados a tubos de ensaio, proceder às reações de identificação de acordo com o roteiro abaixo descrito. Br-: a) Íons Ag+ em meio de ácido nítrico e efeito da adição de (NH4)2CO3 e NH4OH b) Água de cloro em meio ácido I-: a) Íons Ag+ em meio de ácido nítrico e efeito da adição de (NH4)2CO3 e NH4OH b) Água de cloro em meio ácido Ca2+: a) NaOH b) Na2CO3 c) (NH4)2CO3 e adição de sais de amônio Mg2+: a) NaOH b) Na2CO3 c) (NH4)2CO3 e adição de sais de amônio NO2-: a) Íons permanganato em meio ácido b) Íons iodeto em meio ácido Após a realização das reações de identificação, os alunos receberão uma amostra sólida contendo uma mistura de sais e deverão proceder a uma análise qualitativa para identificar os íons contidos na amostra. LAB 7: Determinação da quantidade de carbonato em conchas por titulação de retorno: a porcentagem de CaCO3 varia com o tipo de concha? Dissolução da Amostra: Pesar em balança analítica uma massa entre 0,7 e 0,9 g de uma concha pulverizada, anotando o valor com precisão de 0,1 mg. Adicione 25,00 mL de solução de HCl 1,0 mol L-1 previamente padronizada (medir na bureta ou na pipeta) e aqueça em bico de Bunsen até que não se observe mais dissolução de eventual resíduo. CUIDADO PARA EVITAR PERDAS DE MATERIAL DURANTE O AQUECIMENTO. NÃO DEIXE A SOLUÇÃO EVAPORAR TOTALMENTE: ADICIONE ÁGUA DURANTE O AQUECIMENTO!!!! Titulação do ácido residual: Após resfriar a solução, adicione algumas gotas de fenolftaleína e titule o ácido residual com solução padrão de NaOH 0,50 mol L-1, que será fornecida pelas técnicas do laboratório. A partir dos dados experimentais, calcule a PORCENTAGEM DE CARBONATO DE CÁLCIO na amostra e anote o resultado na ficha que será fornecida. A avaliação dessa prática será baseada em um relatório sucinto que contenha as seguintes informações: 1- Todas as reaçõesquímicas envolvidas, desde a etapa de padronização do HCl. 2- Todos os cálculos realizados, desde a etapa de padronização do HCl. 3- Com base na tabela que será fornecida após a aula, contendo os resultados de todos os alunos, aplique o teste Q de rejeição de resultados. 4- Calcule a média e o desvio padrão dos resultados e apresente a porcentagem de carbonato de cálcio obtido pela classe com o respectivo intervalo de confiança a 95%. 5- Discuta como seu resultado ficou posicionado em relação à média e ao intervalo de confiança. 6- Discuta possíveis causas de erros. Para aplicação de teste Q e cálculo de intervalo de confiança, consultar: N. Baccan, J. C. de Andrade, O.E.S. Godinho, J.S. Barone, Química Analítica Quantitativa Elementar, 3ª Edição Edgard Blucher Ltda., 2001 ou outros livros. A estrutura de conchas marinhas contém carbonato de cálcio. A quantidade dessa substância em conchas de diferentes procedências varia? LAB 8: Padronização de solução de AgNO3 e determinação de haletos em amostras de isotônicos Padronização de solução de AgNO3: A determinação de haletos é feita empregando-se como titulante uma solução de AgNO3 (aproximadamente 0,05 mol L-1, obtida com as técnicas). Pesar com precisão, em erlenmeyer, uma massa de NaCl que requeira o uso de 25 a 30 mL da solução de AgNO3. Em seguida, adicionar 80 mL de água e 1 mL de solução de cromato de potássio 5% (indicador). A padronização é feita pela adição lenta de solução de nitrato de prata, sob agitação vigorosa do erlenmeyer. No momento da adição, localmente a solução adquire coloração avermelhada, que desaparece após agitação. Continuar então a adição gota a gota até que ocorra uma mudança de cor fraca, mas distinta, que deve persistir após agitação forte. Repita a padronização e compare os resultados obtidos. Determinação de cloreto em isotônicos pelo método de Mohr: Pipetar alíquota de isotônico (Gatorade, água de coco, etc, sem coloração forte) e transferir o volume para o balão volumétrico. Completar o volume com água destilada, homogeneizar a solução e pipetar alíquota da amostra para um erlenmeyer. Adicionar 1 mL do indicador (solução de cromato de potássio) e titular com a solução de nitrato de prata. Com base no volume gasto na titulação, calcule a porcentagem de cloreto na amostra e, se possível, compare o resultado obtido com aquele informado no rótulo do produto. Investigação da exatidão usando o método de adição de analito/recuperação: Repetir o experimento de determinação de cloreto, mas antes de diluir a amostra no balão, adicionar alíquota contendo quantidade conhecida de cloreto. Titular com a solução de nitrato de prata. Com base nos volumes de titulante gastos nas duas titulações (antes e após adição do padrão), calcular o índice de recuperação (quantidade porcentual de analito determinado após a adição de padrão). LAB 9: - Reações de Fe3+, Al3+, Mn2+ e Zn2+ + Análise Após a adição de algumas gotas de soluções Fe3+, Al3+, Mn2+ e Zn2+ a tubos de ensaio, proceder às reações de identificação de acordo com o roteiro abaixo descrito. Fe3+: a) Tiocianato de potássio b) Hidróxido de sódio Mn2+: a) Dióxido de chumbo em HNO3 conc. b) Solução de NH4OH e posterior adição de sais de amônio c) Hidróxido de sódio, com e sem oxidantes (ar, água oxigenada) Al3+: a) Hidróxido de sódio b) Hidróxido de amônio Zn2+: a) Hidróxido de sódio b) Hidróxido de amônio Após a realização das reações de identificação, os alunos receberão uma amostra sólida contendo uma mistura de sais e deverão proceder a uma análise qualitativa para identificar os íons contidos na amostra. LAB 10: - Determinação de Cu2+e Zn2+ em amostra de latão Padronização da solução de EDTA: Pese num erlenmeyer massa de CaCO3 (isento de umidade) suficiente para consumo de 25 a 35 mL da solução de EDTA 0,10 mol L-1. Adicione um pouco de água destilada e solução de HCl para garantir total dissolução do sólido. Adicione solução de NaOH para neutralizar o excesso de ácido, tampão amoniacal para garantir que o pH permaneça ao redor de 10 e algumas gotas do indicador Eriocromo-T. Proceda à titulação com a solução de EDTA até o ponto final. Dissolução da amostra de latão: A dissolução de pedaços previamente pesados de latão (massa aproximada de 750 mg) deve ser feita pela adição de 5 mL de solução de HNO3 em capela. Após dissolução total da amostra, transfira a solução resultante para o balão volumétrico, de forma quantitativa. Determinação da concentração de Cu2+ e Zn2+: Adicione uma alíquota de amostra a um erlenmeyer, assim como 10 mL de solução tampão pH = 5,5 e algumas gotas do indicador alaranjado de xilenol. Titule com a solução padronizada de EDTA. Repita o procedimento, mas nessa nova titulação adicione 10 mL de solução de tiossulfato de sódio 0,5 mol L-1 para complexar o Cu2+. Preparação de solução de tiossulfato de sódio 0,1 mol L-1 (para LAB 11): Pesar massa apropriada de tiossulfato de sódio, Na2S2O3.5H2O, em balança grosseira e dissolver em 100 mL de água destilada previamente fervida e já fria. Após dissolução, completar o volume a cerca de 500 mL e guardar em frasco âmbar. Deixar em repouso por 24 horas e padronizar. LAB 11: Determinação de cobre em fios condutores Padronização da solução de tiossulfato de sódio 0,1 mol L-1 com dicromato de potássio: Pesar em balança analítica, por diferença ou diretamente, massa de dicromato de potássio suficiente para gasto de 25 a 35 mL da solução de tiossulfato de sódio e transferir para um frasco com rolha esmerilhada de 250 mL. Adicionar 100 mL de água destilada e, após dissolução, adicionar 3 g de iodeto de potássio e 5 mL de ácido clorídrico concentrado. Agitar, fechar o frasco e deixar em repouso por 10 minutos ao abrigo da luz, em banho de gelo e água. Retirar do gelo e titular rapidamente com a solução de tiossulfato de sódio até descoramento da solução para coloração amarela-esverdeada. Adicionar 2 a 3 mL de solução indicadora de amido e prosseguir a titulação lentamente até a cor da solução passar nitidamente do azul para verde claro (presença de íons Cr3+). Determinação de íons cobre(II) Faça a dissolução da amostra usando solução de HNO3, de acordo com procedimento discutido em sala de aula. Transfira quantitativamente a solução obtida para o balão de 100 mL e homogeneize. Pipetar uma alíquota de 25,00 mL em frasco com rolha esmerilhada de 250 mL. Adicionar 4 gotas de solução de H2SO4 1:5 e cerca de 3 g de KI. Agitar, fechar o frasco e deixar em repouso por 10 minutos ao abrigo da luz, em banho de gelo e água. Retirar do gelo e titular rapidamente com a solução de tiossulfato de sódio até coloração levemente amarela. A seguir adicionar 2 mL da solução indicadora de amido e prosseguir a titulação até mudança de coloração do azul acinzentado para bege leitoso (suspensão de Cu2I2). Com os dados obtidos nas titulações, calcular a quantidade de cobre(II) na amostra. Projeto O projeto será executado em grupos de 4 alunos e os temas serão distribuídos em Abril. O objetivo do projeto é a resolução de um desafio analítico, e o grupo deve pesquisar na literatura especializada procedimentos adequados, apresentar uma proposta resumida aos professores e executar o plano de trabalho nos dias reservados para esta atividade. Os alunos devem identificar o analito na amostra escolhida empregando testes qualitativos e determinar a quantidade porcentual com base no método previamente estabelecido. O relatório do projeto deve ser elaborado de maneira sucinta (2 a 3 páginas, no máximo!) e precisa conter os seguintes itens: Título, Componentes do grupo, Metodologia, Resultados/Discussão e Bibliografia.
Compartilhar