Volumetria - Análise Volumétrica

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Volumetria
Profa. Maria Eugênia Sena
 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
Centro de Ciências Biológicas e da Natureza Departamento de Ciências Naturais 
Química Analítica 
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Conteúdo
1. Titulação Volumétrica 
2. Definição de indicadores ácido/base
3. Ação dos indicadores ácido/base
4. Tipos de indicadores ácido/base
5. Curvas de titulação ácido/base
6. Aplicações e Cálculos
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Titulação Volumétrica
Titulação (Titulometria ou Titrimetria)
	Procedimento Analítico, no qual a quantidade desconhecida de um composto é determinada através da reação deste com um reagente padrão ou padronizado.
Quando em uma titulação o volume de solução é monitorado (com uso de bureta, por exemplo) o procedimento é chamado de volumetria.
Titulante:Reagente ou solução, cuja concentração e volume são conhecidos;
Titulado: Composto ou solução,cuja concentração é desconhecida
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REQUISITOS DE UMA REAÇÃO
EMPREGADA EM TITULAÇÃO
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PRINCIPAIS REAÇÕES EMPREGADAS EM TITULAÇÃO
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Volumetria (ou Titulometria)
	Volumetria de Neutralização é o ato de determinar a concentração de uma solução ácida através de uma titulação com uma solução básica, ou vice-versa.
	
	Volumétrica de precipitação dos reagentes, as soluções usadas são de sal de prata ou de sal de bário. Um Exemplo: quando se usa solução-padrão de prata (Ag+) e como solução problema reagentes que contenham os íons de halogênios, Cl- e Br-, o precipitado será um halogeneto de prata insolúvel (AgBr, AgCl).
	Titulometria de oxirredução são usadas para dosar soluções. A análise é realizada através de uma solução redutora (cede elétrons do meio, tornando-se espécie oxidada) e uma solução titulada, por exemplo, pode-se usar uma solução titulada de permanganato de potássio (KMnO4, solução oxidante= espécie reduzida capta elétrons) para determinar a concentração de ácido clorídrico em determinada solução, neste caso o ácido clorídrico funciona como redutor na reação. Nessa análise os íons presentes estão em movimento e provocam a oxidação e redução simultaneamente.
	A TITULOMETRIA COM FORMAÇÃO DE COMPLEXOS OU COMPLEXOMETRIA BASEIA-SE EM REAÇÕES QUE ENVOLVEM UM ÍON METÁLICO E UM AGENTE LIGANTE COM FORMAÇÃO DE UM COMPLEXO SUFICIENTEMENTE ESTÁVEL .
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PONTOS ESTEQUIOMÉTRICO E FINAL DE UMA TITULAÇÃO
O ponto estequiométrico, de equivalência ou final teórico de uma titulação é aquele calculado com base na estequiometria da reação envolvida na titulação.
O ponto final de uma titulação é aquele determinado experimentalmente.
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DETERMINAÇÃO DO PONTO FINAL DE
UMA TITULAÇÃO
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Solução Padrão x Solução Problema
Solução padrão: é a solução de que precisamos dispor e de concentração conhecida. Esta solução também recebe a denominação de solução titulada. 
Solução problema: é a solução de concentração desconhecida e que se quer descobrir. 
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Equivalência
Nesta análise deve-se fazer reagir um volume conhecido da solução problema com uma solução padrão conveniente. Em seguida, determina-se com o maior rigor possível o volume da solução padrão, o qual deve ser exatamente necessário para reagir com o volume conhecido da solução problema. 
	
Por convenção
Solução problema (V1) = Volume escolhido (e portanto, conhecido) para reagir com a solução padrão. N1 = Concentração desconhecida. 
Solução padrão (V2) = Volume gasto na reação com o volume escolhido da solução problema. N2 = Concentração conhecida. 
Como se trata de uma reação completa, vale o princípio da equivalência, ou seja: e = V . N
Como e1=e2  V1.N1 =V2.N2; Logo, N1= V2.N2/V1
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Curvas de Titulação
TAMPÃO
TAMPÃO
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Volumetria de Neutralização
(ou Volumetria ácido-base)
São métodos de análise química clássica amplamente empregados para determinar quantidades de ácidos e de bases.
A Determinação de espécies, ácidas ou básicas, ocorre através da reação de neutralização com uma solução padrão
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VOLUMETRIA ÁCIDO-BASE
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Volumetria de Neutralização
Exemplo
Triglicerídeos monoglicerídeo + 2 ácido graxo
	A quantidade de ácido graxo formada devido à ação da enzima lipase é titulado com solução padrão de NaOH, usando indicador fenolftaleína.
Observação: o analito pode ser originalmente um ácido ou uma base ou pode ser um composto que possa ser convertido em ácido ou base.
lipase
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Indicadores ácido/base
Definição
Um indicador ácido/base é um ácido orgânico fraco ou uma base orgânica fraca, cuja forma não dissociada possui cor diferente daquela exibida por sua base conjugada ou seu ácido conjugado.
O ponto final da titulação é obtido com o auxílio de indicadores visuais (ácido-base) ou por métodos instrumentais (potenciometria, condutometria, etc.)
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Tipos de indicadores ácido/base
1. Indicadores
A)Metilorange: dissolver 0,5 g em um litro de água e acidificar a solução.
B)Vermelho de metila: dissolver 1g do ácido em 600 mL de etanol e completar o volume com água para 1L.
 
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Indicadores Ácido-Base
Ácidos ou bases orgânicas fracos que mudam de cor de acordo com o seu grau de dissociação (pH do meio)
FENOLFTALEÍNA
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Indicadores ácido/base
Fenolftaleína
Teoria de Ostwald: mudança de cor de um indicador deve-se a modifcações estruturais, que incluem formas ressonantes.
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INDICADOR
VERMELHO DE FENOL
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INDICADOR
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Indicadores ácido/base
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Indicadores ácido/base
Exemplo: indicador tipo base orgânica fraca
	In + H20  InH+ + OH-
 Cor básica	 Cor ácida	
 		 Ácido conjugado
	 	 
Forma não dissociada	  	 Forma dissociada
		
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Indicadores ácido/base
A característica de um indicador ácido/base é que exibe coloração diferenciada em função do pH da solução.
Podem ser tanto substâncias naturais como sintéticas.
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Indicadores ácido/base
Faixa de pH onde ocorre a mudança de cor
O olho humano não é muito sensível a diferenças de cor provocadas pela ação dos indicadores ácido/base quando:
0,1 > [Hind] > 10
 [Ind-]
	
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Indicadores ácido/base
Faixa de pH onde ocorre a mudança de cor
 [H30+] = Ka [Hind]
 [Ind-]
[H30+] = 10 Ka (máximo) ou
[H30+] = 0,1 Ka (mínimo)
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Tipos de indicadores ácido/base
2. Indicadores mistos
	
Em alguns casos é desejável observar uma mudança de cor em um intervalo mais estreito de pH (menor do que duas unidades de pH), o que não é possível com um indicador comum. Então, é possível misturar dois indicadores.
Fenolftaleína e 1-naftolftaleína: altera a cor de rosa-pálido para violeta em pH 8,9. É utilizado para titular o ácido fosfórico até o estágio diprótico, reação que tem ponto de equivalência em pH = 8,7.
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Tipos de indicadores ácido/base
3. Indicadores universais
	
É feita a mistura de indicadores a fim de permitir a observação de alteração de cor numa ampla faixa de pH.
Indicadores universais não são apropriados para análise química quantitativa, mas podem ser utilizados para acompanhar o andamento de uma reação química.
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Tipos de indicadores ácido/base
4. Indicadores para titulações não-aquosas
	
São poucos os indicadores disponíveis para titulações não aquosas.
Ex.: Cristal violeta, vermelho de metila, 1-naftol benzeína, azul de Oracet B, vermelho de quinaldina e azul de timol.
Recurso viável: utilizar a titulação potenciométrica.
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Nome Intervalo de pH Cor
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CURVA DE TITULAÇÃO ACIDO-BASE
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Curvas de Titulação
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Titulação de um ácido forte por uma base forte
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Curvas de Titulação
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Titulação de um ácido forte por uma base forte
Efeito da
concentração
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Curvas de Titulação
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Titulação de um ácido fraco por uma base forte
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Curvas de Titulação
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Titulação de um ácido fraco por uma base forte
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Indicadores ácido-base
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Curvas de Titulação
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Titulação de ácidos fracos por uma base forte
Efeito da força do ácido 
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Curvas de Titulação
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Titulação de uma base fraca por um ácido forte
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Curvas de Titulação
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Titulação de uma base fraca por um ácido forte
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Curvas de Titulação
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Titulação de uma base fraca por um ácido forte
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Curvas de Titulação
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Titulação de ácido diprótico fraco por base forte
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Curvas de Titulação
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Titulação de um ácido poliprótico com base forte
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Exercícios
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Em uma titulação de 25,0 mL de uma solução de HCl, empregando indicador fenoftaleina, 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
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Aplicações e cálculos
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Padronização de ácidos fortes
	Carbonato de Sódio
		Os ácidos são frequentemente padronizados contra quantidades conhecidas de carbonato de sódio, medidas em balança analítica.
		O carbonato de sódio ocorre naturalmente em grandes depósitos de Na2CO3. 10H2O ou Na2CO3. NaHCO3 . 2H2O.
		Esses minerais encontram largo uso tanto na indústria de vidros como em muitas outras. 
		O carbonato de sódio de grau padrão primário é manufaturado pela purificação extensiva desses minerais.
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Aplicações e cálculos
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Padronização de ácidos fortes
	Carbonato de Sódio
		
	Dois pontos finais são obtidos na titulação do carbonato de sódio. O primeiro corresponde à conversão do carbonato para hidrogênio carbonato, que ocorre aproximadamente
em a pH 8,3; o segundo, envolvendo a formação de dióxido de carbono, é observado ao redor do pH 3,8.
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Aplicações e cálculos
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Titulação de ácido fraco com base forte
	Exercícios Skoog 8ª edição
	16.19 Uma amostra de 50,00 mL de um vinho de mesa branco requer 21,48 mL de uma solução de NaOH 0,037776 mol L-1 para atingir o ponto final da titulação com fenolftaleína. Expressar a acidez do vinho em termos de gramas de ácido tartárico por 100 mL. (H2C4H4O6, 150,09 g/mol).
	R. 0,1217 g ácido tartárico/100 mL
		
	
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Aplicações e cálculos
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Titulação de tetraborato de sódio com HCl.
	Exercícios Skoog 8ª edição
	16.21 A titulação de uma amostra de 0,7439 g de Na2B4O7 impuro requer 31,64 mL de uma solução HCl 0,1081 mL. Expressar o resultado dessa análise em termos de percentagem de:
	a) Na2B4O7 R. 46,2 % em Na2B4O7
	b) B (boro) R. 9,93 % em B.
		
	
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Aplicações e cálculos
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Determinação do teor de nitrogênio
	Exercícios Skoog 8ª edição
	16.35 Uma amostra de atum enlatado, com massa igual a 0,9992g, foi analisada pelo método Kjeldahl; foi requerido um volume igual a 22,66 mL de HCl 0,1224 mol L-1 para titular a amônia liberada na reação. Calcular a percentagem de nitrogênio na amostra. R. 3,91 % em N.
		
	
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Aplicações e cálculos
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Determinação do teor ácido acético em vinagre
	Exercícios Skoog 8ª edição
	16.48 Uma amostra de 10,00mL de vinagre (ácido acético, CH3COOH) foi pipetada para um frasco ao qual foram adicionadas duas gotas de solução de fenolftaleína e o ácido titulado com NaOH 0,1008 mol L-1. 
	a) Se 45,62 mL da base foram requeridos para a titulação, qual é a concentração molar de ácido acético na amostra? R. 0,4598 mol L-1.
	b) Se a densidade da solução de ácido acético é de 1,004 g/mL, qual a percentagem de ácido acético no vinagre?
	R. 2,75 % m/v
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Aplicações e cálculos
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Conclusões importantes
		As reações de volumetria de neutralização ocorrem entre um ácido e uma base, produzindo sal e água.
		O pH da solução resultante no ponto de equivalência dependerá do sal formado e, portanto, da hidrólise do sal no meio aquoso.
		Identificar o tipo de sal formado e sua reação de hidrólise é importante para saber se o ponto de equivalência estará em pH ácido, neutro ou básico.
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Aplicações e cálculos
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Conclusões importantes
		O pH que corresponde ao ponto de equivalência permitirá escolher um indicador ácido/base adequado.
		O indicador ácido/base adequado é aquele que exibe sua mudança de cor numa faixa de pH que inclui o ponto de equivalência, permitindo, então, perceber o ponto final da reação de neutralização.
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Aplicações e cálculos
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Conclusões importantes
		O acompanhamento de alterações de pH durante todo o processo de titulação permite descrever as diferentes curvas de titulação ácido/base sob forma gráfica.
		A interpretação das curvas de titulação ácido/base permite evidenciar que a identificação do ponto final em reações que envolvem ácidos e bases fortes é bastante definida.
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Aplicações e cálculos
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Conclusões importantes
		
	A interpretação das curvas de titulação ácido/base permite concluir que a identificação do ponto final em reações que envolvem ácidos e bases fracas torna-se menos evidente. Deve-se,então, evitar titulação de ácidos fracos com bases fracas ou titulação de bases fracas com ácidos fracos.
	Dessa forma, para titular ácidos fracos, usa-se como titulante uma solução de base forte, em concentração adequada.
	Similarmente, para titular bases fracas, usa-se como titulante uma solução de ácido forte, em concentração adequada.
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Perguntas
1- Como Identificar o ponto de equivalência em pH ácido, neutro ou básico?
	R- Identificando o tipo de sal formado através da reação de hidrólise.
2-Por que se deve evitar a titulação ácido/base com ácidos e bases fracas?
R- Deve-se evitar titulação de ácidos fracos com bases fracas ou titulação de bases fracas com ácidos fracos, pois ficará difícil para concluir a identificação do ponto final.
3- Como escolher um indicador?
R- É feito em função do pH da solução. O pH que corresponde ao ponto de equivalência permitirá escolher um indicador ácido/base adequado.
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