Aula 3 Volumetria (teoria)

Prévia do material em texto

Profa. Simone da Silva Simões
simonesimoes@yahoo.com
Aula 03: 
Volumetria - teoria
INTRODUÇÃO 
Grupo de métodos analíticos baseados na determinação da
quantidade de um reagente de concentração conhecida que é
requerida para reagir completamente com o analito.
O reagente pode ser uma solução padrão de uma substância química 
ou uma corrente elétrica de grandeza conhecida.
MÉTODOS TITULOMÉTRICOS DE ANÁLISE 
Analito de 
concentração 
desconhecida
Cl- Ag++
AgCl(s)
Titulante- Padrão de 
concentração conhecida
O PROCESSO DA TITULAÇÃO 
•Amperométrica
• Condutométrica
• Polarográfica
• Potenciométrica
• Espectrofotométrica
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS 
TITULOMETRICOS
➢Métodos Clássicos: O volume do titulante á medido
utilizando-se uma bureta. O indicador do ponto final é uma
substância química.
➢Métodos Instrumentais: Utilizam um sistema
de detecção automatizado. O sinal medido é
proporcional a concentração do analito
ou do titulante adicionado.
INTRODUÇÃO 
➢ Titulação Volumétrica (Volumetria): Mede-se o volume de uma
solução de concentração conhecida necessário para reagir
estequiometricamente com o analito. Uma solução de concentração
conhecida do reagente é adicionada lentamente (normalmente, emprega-
se uma bureta) à solução amostra até que a reação entre o analito e o
reagente seja julgada completa.
➢ Titulação Gravimétrica: A massa do reagente é medida em vez do
volume.
➢ Titulação Coulométrica: O reagente é uma corrente constante de
intensidade conhecida. A carga (em função do tempo), em Coulombs,
requerida para completar a reação com analito é determinada.
VOLUMETRIA 
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS VOLUMÉTRICOS
➢ Titulação Ácido-Base. Titulação de ácidos e bases, inorgânicas ou
orgânicas. O ponto final de titulação é detectado a partir de indicador
colorimétrico ou de um medidor de pH.
➢ Titulação de Precipitação. O titulante forma um produto pouco
solúvel com o analito.
➢ Titulação Complexométrica. O titulante é um agente complexante
(quelante) e forma um complexo solúvel com o analito, um íon metálico.
➢ Titulação de oxi-redução (redox). Envolve a titulação de um agente
oxidante com um agente redutor, ou vice-versa.
VOLUMETRIA 
➢ Solução Padrão ou Titulante: Reagente de concentração
conhecida.
➢ Ponto Estequiométrico (ou de equivalência): Corresponde a um
ponto na titulação quando a quantidade de reagente padrão
adicionada é exatamente equivalente a quantidade de analito.
Ponto teórico. Obtido através da estequiometria de reação.
Pode ser estimado observando-se alguma mudança física
associada à condição de equivalência;
Ex1.: Titulação de NaCl com AgNO 3
Ex2.: Titulação do H2SO4 com NaCl
CONCEITOS IMPORTANTES
VOLUMETRIA
➢ Titulação de retorno (retrotitulação): Adiciona-se um excesso de
titulante ao analito e este excesso é titulado com um 2o titulante.
Útil quando a reação entre o titulante e o analito é lenta ou
quando a solução padrão é instável.
Ex.: Determinar a quantidade de fosfato em uma amostra.
*** adiciona-se um excesso medido de AgNO3 padrão
3Ag+ + PO4
3-  Ag3PO4(s)
*** o excesso de AgNO3 é retrotitulado com uma solução
padrão de tiocianato de potássio
Ag+ + SCN-  AgSCN(s)
Neste caso, a quantidade do analito é quimicamente equivalente a quantidade do 
1º titulante mais a quantidade do 2º titulante usado para a retrotitulação
VOLUMETRIA 
➢Ponto Final: É o sinal desta mudança, ou seja, é o ponto da
titulação onde ocorre uma alteração física associada à condição de
equivalência química.
➢ Erro titulométrico: Devido à inadequação da mudança física e
da nossa habilidade de observá-la;
Etitul. = VPF (experimental) – VPE (teórico)
➢Indicador: Substância complementar adicionada à solução do
analito para produzir uma alteração física visível (ponto final).
VOLUMETRIA
Propriedades Desejáveis:
1°) Ser suficientemente estável. Sua concentração deve se manter
constante;
2°) Reagir rapidamente com o analito, minimizando o tempo entre as
adições do titulante;
3°) Reagir quase que completamente com o analito, para diminuir os
erros de titulação;
4°) Reagir seletivamente com o analito e que esta reação possa ser
descrita por uma equação balanceada simples.
TITULANTE (SOLUÇÃO PADRÃO)
VOLUMETRIA
A exatidão de um método titulométrico está intrinsecamente 
relacionada com a exatidão da concentração do titulante
Métodos para Estabelecer a Concentração da Solução Padrão
➢ Direto
Pesar padrão primário  Dissolver  Completar o volume em balão
volumétrico.
➢ Por Padronização (Solução padrão secundária)
A solução a ser padronizada deve titular:
• uma quantidade pesada de padrão primário;
• uma quantidade pesada de um padrão secundário;
•um volume medido de outra solução padrão primário
VOLUMETRIA
➢ Padrão Primário: Composto altamente purificado que serve
como material de referência em métodos titulométricos.
Requisitos:
1°) Alta Pureza;
2°) Estabilidade em relação ao ar ;
3°) Ausência de água de hidratação;
4°) Facilmente disponíveis e de baixo custo;
5°) Razoavelmente solúvel no meio da titulação;
6°) Massa molar razoável (minimizar erros de pesagem).
VOLUMETRIA
Exemplos de Padrão Primário
Para bases: Ftalato de hidrogeno-potássio (biftalato de potássio ou
ftalato ácido de potássio, KHC8H4O4), ácido benzóico, iodato ácido de
potássio (KH(IO3)).
Para ácidos: Bórax, TRIS, THAM, Na2CO3 (padrão primário).
Poucos  Alternativa: Padrão Secundário
VOLUMETRIA
Exemplos de Padrão Secundario
Padrão Secundário: Compostos não tão puros. Substância cuja
composição foi determinada a partir de um padrão primário por algum
método de análise.
Solução  Solução padrão secundário.
VOLUMETRIA
Indicadores:
✓ As alterações na concentração relativa ao analito ou ao titulante
ocorrem na região do ponto estequiométrico;
✓ Essas alterações causam uma alteração na aparência do indicador;
✓ Essas alterações podem ser: aparecimento ou desaparecimento de
uma cor, alteração na cor ou aparecimento e desaparecimento de
turbidez;
✓ Freqüentemente, utiliza-se instrumentos para detectar os pontos
finais: colorímetros, turbidímetros, refratômetros, voltímetros,
medidores de corrente e medidores de condutividade.
VISÃO CRÍTICA
VANTAGENS
Execução muito mais rápida que a análise gravimétrica;
O método possui grande facilidade de automatização;
Economicamente viável;
Satisfaz bastante em aplicações de controle de qualidade e controle de produção em
processos químicos.
DESVANTAGENS
Método menos preciso que a gravimetria
VOLUMETRIA 
CÁLCULOS EM VOLUMETRIA 
RELAÇÕES ALGÉBRICAS ÚTEIS
1. Concentração Molar
)/(lim
)(
)(
mmolgAdeolarmimassa
gAdemassa
mmolAdemol 
)/(
)(
)(
molgAdemolarmassa
gAdemassa
molAdemol 
A
A
A
MM
m
n 
V
n
c AA 
AA cVn 
nA é número de mol do analito
mA é a massa do analito
MMA é massa molar do analito
CÁLCULOS EM VOLUMETRIA 
CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES
1. Concentração Molar
V
n
C 
mol L-1
Concentração molar analítica: n° total de mols de um soluto em 1L de
solução. Não considera o estado químico das espécies químicas no
equilíbrio.
Concentração molar de equilíbrio ou das espécies: expressa a
concentração molar de uma espécie particular que existe na solução em
equilíbrio ([ ]).
VOLUMETRIA 
2. Concentração Comum
solução
soluto
V
m
C 
Em geral, massa em g, mg, g , ng ... e volume em L e mL
3. Percentagem
%100/% 
solução
soluto
m
m
mm
%100/% 
solução
soluto
V
m
Vm
%100/% 
solução
soluto
V
V
VV
Concentração fórmula m/mm/v v/v
ppm
Peso soluto x106 
Peso da solução
mg/Kg
g/g
mg/L
g/mL
L/L
nL/mL
ppb
Peso soluto x109
Peso da solução
g/Kg
ng/g
g/L
ng/mL
nL/L
pL/mL
% p/p 
Peso do soluto x100
Peso da solução
mg/g - -
% p/v Peso do soluto x100
volume da solução
- g/L -
% v/v volume do soluto x 100 
volume da solução
- - mL/L
Reagentes aquosos comerciais  p / p
d = 
m (kg)
V (L)
Título: Define a conc. da solução em termos de massa (mg ) de 
algumas espécies que é equivalente a 1 ml de solução. 
EX.: K2Cr2O7 com título 5,00 mg Fe2O3 mL . 
VOLUMETRIA 
CÁLCULO DE CONCENTRAÇÃO POR VOLUMETRIA
1. Titulação Direta
aA + tT  xX + yY + ...
t nA = a nT
Onde n = número de mols
Obs.: os coeficientes estequiométricos se invertem na equação básica de 
titulação.
n = m/M  quando a massa de um padrão primário for utilizada na titulação
ou
n = C (em mol/L) x V  quanto se determina apenas volumes da solução do
analito e titulante.
VOLUMETRIA 
2. Titulação de Retorno (Retro-titulação)
Passos
1. Determinação do número de mols total do primeiro titulante
adicionado na retro-titulação – TOTnT1.
TOTnT1 = CT1 x VT1
2. Determinação no número de mols do primeiro titulante que reage
com o segundo titulante - T2nT1.
t2T2 + t1T1  zZ + yY
t1 x nT2 = t2 x 
T2nT1
VOLUMETRIA 
3. Determinação do número de mols do primeiro titulante que reage
com o analito – AnT1
TOTnT1 = 
AnT1 + 
T2nT1
4. Determinação do número de mols do analito na solução titulada - nA
aA + t1T1  zZ + yY
t1 x nA = a x 
AnT1
5. Concentração do analito na amostra, cuja quantidade deve estar
expressa em termos de sua massa ou volume - CAm.
Obs.: Esta, normalmente é pedida em termos de %(m/m), g/L ou
mol/L