Roteiro analise de concentraçcao

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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Graduação em Engenharia de Materiais
Química Analítica Experimental 
Professora Maria Celina Gonzaga da Matta Machado Fernandes
Alunos: Guilherme Augusto Oliveira de Sena Turma: G1
Data da prática: 16/05/2011 
Título: Determinação quantitativa do ferro em minério de ferro
Objetivos:
Determinar o teor de ferro total numa liga de aço por meio de bicromato de potássio (padrão primário)
Introdução:
Reações de oxidação-redução constituem a base de vários métodos volumétricos aplicados à determinação de muitas espécies de interesse, como ferro e cobre em fertilizantes. Ela se aplica evidentemente a espécies que apresentam diferentes estados de oxidação. Neste processo ocorre o transporte de elétrons, sendo que uma substância é oxidada e outra é reduzida. 
Uma titulação envolvendo reações de óxido-redução é caracterizada por uma mudança pronunciada do potencial de redução do sistema ao redor do seu ponto de equivalência. Portanto, neste caso, se tem na curva de titulação a variação de potencial em função do volume de titulante adicionado.
A dicromatometria tem por base o emprego da solução padrão de dicromato de potássio para a determinação de substâncias presentes na forma reduzida na amostra a ser analisada. As titulações em dicromatometria requerem o uso de indicadores de oxi-redução. Dentre os mais usados, pode-se citar a difenilamina em solução de ácido sulfúrico e a difenilamina-sulfonato de sódio em solução aquosa. Essas duas substâncias quando em presença de um oxidante qualquer, inclusive dicromato, transformam-se em um composto de cor violeta.
Materiais:
Balão volumétrico de 1000 ml;
Erlenmeyers de 250 ml;
Béquer de 250ml;
Vidro de relógio;
Funil de haste longa;
Papel de filtro (faixa branca);
Piceta
Pipeta de 50 ml
Provetas de 5 e 10 ml;
Reagentes:
Ácido clorídrico concentrado;
Ácido clorídrico a 2 %;
Cloreto de estanho 0,1 mol/l;
Ácido clorídrico 0.25mol/l;
Dicromato de potássio 0,1 eqg/L;
Ácido fosfórico concentrado;
Ácido sulfúrico 1:1;
Procedimento:
1) Pipetar 50 ml da solução , transferir para um erlenmeyer de 500ml e juntar 5 ml de HCl concentrado . Repetir 3 vezes. 
2)Fever e adicionar , gota a gota , solução de SnCl2 0,1 mol/L ate desaparecimento da coloração amarela.
3}) Esfriar rapidamente , juntar 10 ml de solução de HgCl2 0,25 mol/l e esperar de 2 a 3 minutos (ate aparecimento de precipitado branco).
4)Diluir para 200 ml com água destilada , juntar 5ml de H3PO4 concentrado e 10 ml de H2SO4 1:1.
5) Juntar 6 gotas de difenilamina a 1% em meio sulfúrico (ou difinilaminosulfato de bário a 1% em meio sulfúrico ).
6)Titular com solução de K2CrO7 0,10 eqg/L ate viragem para azul (violeta) (passa por verde –cinza )
7)Dar resultado em % de ferro.
Resultados e discussão:
O método bicromatométrico foi utilizado no experimento para medir a quantidade de ferro total na amostra de minério de ferro. O método mais utilizado industrialmente para essa determinação é o permanganométrico, porém o bicromato de potássio tem a vantagem de permitir a preparação de solução padrão primário apenas com a dissolução do sólido em água destilada ou deionizada. Outra vantagem desse método é a não interferência do íon cloreto como ocorre na análise com permanganato, pois no presente experimento, o valor do potencial normal do cloreto é praticamente igual ao do bicromato.
Após o ataque do minério, é adicionado à solução o ácido clorídrico para ionizar e liberar na solução os íons hidrônio e cloreto. O íon hidrônio terá participação imprescindível no equilíbrio químico que ocorre no momento da titulação. Após isso coloca-se o cloreto de estanho, ele reagirá com os íons Fe3+ na solução e irá reduzi-los a Fe2+. Assim a reação de oxi-redução com o titulante poderá ocorrer mais facilmente. A equação química simplificada(eliminando os íons expectadores) que representa essa reação está descrita abaixo:
2 Fe3+(aq) + Sn2+(aq) ( 2Fe2+(aq) + Sn4+(aq)
Adiciona-se então o cloreto mercuroso que tem por objetivo eliminar o Sn2+ que porventura esteja na solução para impedir que ele reaja juntamente com o Fe2+ causando erro no experimento. A equação química que representa essa reação está representada abaixo:
SnCl2(aq) + 2HgCl2(aq) ( Hg2Cl2(s) + SnCl4(aq)
O precipitado branco é facilmente observado na solução após o encontro dos reagentes. Coloca-se no sistema então o ácido fosfórico que tem como função complexar o cátion ferro trivalente para um forma incolor e , consequentemente diminuir o potencial Fe2+/Fe3+ para facilitar a visualização do indicador.
Após eliminação de todos os interferentes, adiciona-se o dicromato de potássio para realizar a titulação. A equação abaixo representa a reação:
6Fe2+(aq) + Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) 
È possível perceber que o hidrônio presente na solução vindo tanto do ácido clorídrico quanto do ácido fosfórico favorece a formação do cátion ferro trivalente deslocando o equilíbrio para a direita. Após a oxidação de todo ferro bivalente ao seu par conjugado oxidado, o dicromato começa a reagir com o indicado difemilamina(incolor) e essa é oxidada a difenilbenzidina(violenta), sendo possível assim observar o fim da titulação. Uma discussão que surgiu na prática foi a possível influência do íon Hg22+ na titulação pela possível reação de oxirredução com o dicromato. Analisando-se a reação de formação do cloreto de mercúrio abaixo descrita:
SnCl2(aq) + 2HgCl2(aq) ( Hg2Cl2(s) + SnCl4(aq)
Observa-se que ele forma um precipitado cloreto de mercúrio (I). Além disso, consultando a tabela de Kps para esse sal descobre-se que em água ele é 1,2 * 10-18 ,isto é, assim como as outras espécies do grupo I de cátions, ele forma cloretos insolúves. Portanto o ânion Hg22+ não influencia no experimento. No entanto ao analisar a reação de oxirredução do cátion Hg2+, vê-se que ele apresenta um potencial de oxidação maior que a do próprio Fe2+.
2Hg2+(aq) Hg22+(aq) + 2e- E =-0,92
 Fe3+(aq) Fe2+ + 1e- E=-0,77
Como a reação com maior potencial de oxidação ocorrerá primeiro, vê-se que o mercúrio ganhará seus elétrons primeiro que o ferro, transformando-se assim em um interferente. 
 Calculo da porcentagem do ferro presente na amostra:
Pelo Princípio da Equivalência temos que:
n°ETitulante = n°E(amostra constituinte)
 
Ou seja, n°EK2Cr2O7= n°EFerro
Sabe-se que N=n°E/V, assim n°E = NV e n°E = m/E, daí vem:
VN = mFe/mEFe 
mFe= NxVx10-3 x 56 = 
 mFe=0,1 x 4,07 x10-3 x 56 = 0,0227733
�
Ferro Volume
0,0227733g----------50 mL
 X ----------1000mL
X = 0,45546666
 Amostra Porcentagem
 2,0g--------------------100%
0,45546666-------------------- %
�
 
A porcentagem encontrada está dentro dos valores esperados. Os possíveis erros que aconteceram na prática foram erros de paralaxe e possíveis interferentes que puderam variar o valor final.
PROBLEMAS:
1)Calcule a normalidade de uma solução de bicromato de potássio sabendo –se que 2,1168de sal de Mohr(FeSO4(NH4)2SO4.6H2O)foram oxidados por 45,0 ml da solução.
Sal de Mohr ( Fe2+
MMSal de Mohr= 392.14 g/mol
Sal de Mohr Ferro
392,14g ------------------------56g
2,1168 g -----------------------m
m=0,302292 g
VN = mFe/mEFe
mFe= NxVx10-3 x 56
0,302292 = N x 45,0 x 10-3 x 56
2) Calcule a massa de cada um dos reagentes abaixo que reduzira, em meio acido , o bicromato de potássio presente em 50,0 ml de uma solução 0,1 eqg/L.
a) Sulfato ferroso hepta hidratado – FeSO4.7H20.
�
VN = mFe/mEFe
50,0 x 0,1 = mFe/56
mFe = 50,0 x 0,1 x10-3 x 56
m = 0,28 g
FeSO4.7H20Ferro
278.05 g --------------56g
 m---------------0,28g
�
b)Sal de Mohr – FeSO4(NH4)SO4.6H2O
�
50,0 x 0,1 = mFe/56
mFe = 50,0 x 0,1 x10-3 x 56
m = 0,28 g
FeSO4(NH4)SO4.6H2O Ferro
 392,14g -----------------56g
 m---------------0,28g
�
c)iodeto de potássio – KI
�
VN = mIodo/mEIodo
50,0 x 0,1 = mIodo/127
MIodo = 50,0 x 0,1 x10-3 x 127
m = 0,635 g
 KI Iodo
166,1 g --------------127g
 m---------------0,635g
�
3)2,0776 g de sal de Mohr são completamente oxidados por 42,4 ml de uma solução de bicromato de potássio em meio ácido . Pede-se.
a)escreva a equação iônica da reação que ocorreu
6Fe2+(aq) + Cr2O7(aq) + 14H+(aq) 6Fe3+(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
b) Calcular a normalidade da solução:
Sal de Mohr ( Fe2+
MMSal de Mohr= 392.14 g/mol
�
Sal de Mohr Ferro
392,14g ------------------------56g
2,0776 g -----------------------m
m=0,296551 g
VN = mFe/mEFe
mFe= NxVx10-3 x 56
0,296551 = N x 42,4 x 10-3 x 56
 
�
 QUESTIONÁRIO:
1)Faça o cálculo da massa de dicromato de potássio necessária para preparar 500 ml de solução 0,1 eq/L.
�
1E -----------49,030 g 
0,1 eq -------4,903 g
1000 mL ----------- 4,903 g 
500 mL ------------- m
�
2) Qual a função da solução de cloreto estanoso (SnCl2)? Escreva a equação.
O cloreto estanoso tem a função de converter todo o Fe3+ para Fe2+.
2 Fe3+(aq) + Sn2+(aq) ( 2Fe2+(aq) + Sn4+(aq)
3) Qual a função da solução de cloreto mercúrio (HgCl2)? Escreva a equação.
A solução de cloreto mercuroso tem a função de eliminar o excesso de estanho bivalente da solução.
SnCl2(aq) + 2HgCl2(aq) ( Hg2Cl2(s) + SnCl4(aq)
4) Qual a função do acido fosfórico (H3PO4)?
Tem por objetivo, juntamente com o ácido sulfúrico, adicionar íons hidrônio na solução para complexar o íon Fe3+ para um forma incolor e , conseqüentemente diminuir o potencial Fe2+/Fe3+ para facilitar a visualização do indicador.
Referências bibliográficas:
1-SILVA, Moacir Pereira; Análise química quantitativa prática;Curso Integrado – 3ª série; Belo Horizonte, 2005.
2-Vogel,A. Análise Química Quantitativa. 5a.ed, RJ: Guanabara Koogan, 1988.