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Universidade do Sul de Santa Catarina Data:14/11/17 Volumetria de complexação Palavras chave: volumetria, titulação, complexação. Introdução A grande maioria das titulações de complexação são feitas com ligantes multidentados, o EDTA ou substâncias semelhantes, como agentes de complexação. Muitos íons metálicos formam complexos estáveis, solúveis em água, com um grande número de aminas terciárias contendo grupos carboxílicos. A formação destes complexos serve como base para a titulação complexométrica. Uma reação de complexação com um íon metálico envolve a substituição de uma ou mais de uma molécula do solvente coordenada ao íon por outro. O EDTA é um ligante multidentado por apresentar mais de dois átomos coordenantes por molécula: dois átomos de nitrogênio e quatro átomos de oxigênio doadores (BACCAN, et al, 2001). As reações de formação de complexos apresentam diversas utilidades em química analítica, mas sua aplicação clássica está nas titulações complexométricas. Nessas titulações um íon metálico reage com um ligante adequado para formar um complexo, e o ponto de equivalência é determinado por um indicador ou por um método instrumental apropriado (SKOOG, et al, 1996). Existe vários tipos de titulação com EDTA. Os mais importantes procedimentos de titulação de íons metálicos com EDTA são: titulação direta, que consiste na titulação da solução com o íon metálico diretamente com a solução padrão de EDTA; titulação de excesso, que, nesse caso, junta-se à solução um excesso de solução padrão de EDTA, tampona-se a solução resultante no pH desejado e titula-se o excesso de EDTA com uma solução padrão de íon metálico, frequentemente se usa uma solução de cloreto de zinco ou sulfato de zinco; titulação de deslocamento ou se substituição; titulação alcalimétrica; métodos diversos (VOGEL, 2002). Os indicadores usados na volumetria de complexação, chamados de indicadores metalocrômicos, são agentes complexantes fracos que exibem cores diferentes na forma complexada e na forma livre. Quando esse indicador é adicionado à solução a ser titulada, ocorre a formação de um complexo colorido com o analito. Quando o titulante é adicionado ocorre a reação com o metal livre até que essencialmente ele acabe, e, nesse ponto, começa a acontecer o deslocamento do metal, indicando o ponto final da reação e é responsável pela mudança de cor que sinaliza o fim da titulação (BACCAN, et al, 2001). O indicador negro de eriocromo T, é um indicador complexométrico usado em titulações complexométricas. É usado exclusivamente na faixa de pH entre 7 e 11, onde a forma azul do indicador predomina na ausência de íons metálicos. Embora o Eriocromo T forme complexos vermelhos com aproximadamente 30 metais, somente poucos desses complexos têm a estabilidade necessária para permitir uma mudança de cor apropriada no ponto final de uma titulação direta com o EDTA (VOGEL, 2002). Os-cal é um comprimido que contém 1,250 mg de carbonato de cálcio (equivalente a 500 mg de cálcio elementar). É indicado à complementação das necessidades orgânicas de cálcio, em estados deficientes e para o tratamento de hipocalcemia (redução de níveis de cálcio no sangue). O medicamento também é destinado ao tratamento e prevenção da osteoporose (doença que atinge os ossos), sendo contraindicado para pacientes com hipersensibilidade aos componentes da formulação (SAFONI-AVANTIS FARMACÊUTICA LTDA). Leite em pó é uma forma moderna de consumo de leite que, desidratado, tem sua longevidade estendida. O leite em pó é feito a partir da desidratação do leite. Para extrair a água, que compõe cerca de 90% da massa do leite, as fábricas fazem-no evaporar num processo lento, que mantém as proteínas do produto (WIKEPÉDIA). O leite em pó pode se apresentar com diferentes teores de gordura, dependendo da quantidade presente do leite líquido usado na produção. Disto pode resultar um leite integral ou um leite parcialmente desnatado, ou seja, magro. De qualquer forma a proteína do leite em pó é a mesma que no leite líquido, com valores próximos de 30 - 35% de recomendação diária (WIKEPÉDIA). Este artigo tem por objetivo padronizar uma solução de EDTA e determinar a quantidade de cálcio presente no comprimido Os-cal e no leite. Materiais e Métodos Foram utilizados todos os materiais contidos na tabela 1 junto com os reagentes da tabela 2. Tabela 1. Materiais MATERIAIS CAPACIDADE QUANTIDADE Balança analítica *** 1 Universidade do Sul de Santa Catarina Data:14/11/17 Balão volumétrico 100 mL 1 Balão volumétrico 1000 mL 1 Béquer 50 mL 2 Bureta 25 mL 1 Erlenmeyer 125 mL 6 Erlenmeyer 250 mL 1 Pera de sucção *** 1 Pipeta volumétrica 10 mL 1 Tabela 2. Reagentes REAGENTES QUANTIDADE Ácido clorídrico (HCl) *** Água deionizada 50 mL Carbonato de cálcio (CaCO3) 180 mg Cianeto de potássio (KCN) *** Comprimido 1 Indicador Negro de eriocromo - T 4 gotas Leite em pó 2 g Mg- EDTA 20 gotas Sulfato de magnésio (MgSO4) 1 gota Tampão amônio 10 mL Tampão de pH 10 (NH4OH/NH4Cl) 15 mL I - PADRONIZAÇÃO DO EDTA ±0,02M Pesou-se 180 mg de CaCO3 e dissolveu- se em um béquer utilizando uma mínima quantidade de solução de ácido clorídrico. Deixou-se evaporar até quase a secura, então redissolveu-se em água destilada e transferiu-se para um balão volumétrico de 100 mL. Pipetou-se uma alíquota de 10 mL desta solução. Acrescentou-se 15 mL de tampão amônio, 20 gotas de solução de Mg – EDTA e 4 gotas de indicador negro de eriocromo - T. Titulou- se com solução de EDTA. Adicionou-se na bureta a solução de EDTA 0,02 M. Procedeu-se a titulação até a coloração mudar levemente para azul. Anotou-se o volume gasto e repetiu-se o procedimento duas vezes. II. ANÁLISE DE CÁLCIO EM MEDICAMEMTO Dissolveu-se um comprimido e diluiu-se em um balão volumétrico com 1000 mL de água deionizada. Pipetou-se 25 mL da amostra em três erlenmeyers de 125 mL. Adicionou-se a cada erlenmeyer 10 mL de tampão de amônio, 20 gotas de Mg – EDTA e 5 gotas de indicador negro de eriocromo - T. Titulou-se até o aparecimento da cor azul. Anotou-se o volume gasto e repetiu-se o procedimento para mais duas amostras. III–ANÁLISE DE CÁLCIO NO LEITE EM PÓ Pesou-se três amostras de 2,0 g de leite em pó e transferiu-se para um erlenmeyer de 250 mL. Dissolveu-se cada uma das amostras em 50 mL de água deionizada. Adicionou-se 15 mL do tampão de pH 10 e alguns cristais de cianeto de potássio. Adicionou-se também 20 gotas de solução Mg – EDTA e 4 gotas do indicador negro de eriocromo. Titulou-se com EDTA 0,02 M até o aparecimento da cor azul. Anotou-se o volume gasto. Resultados e Discussões A padronização do EDTA foi realizada em triplicata. Na primeira titulação da triplicata, gastou-se 9,5 mL. Na segunda titulação da triplicata, 8,7 mL foram gatos. Na terceira titulação da triplicata 10 mL foram necessários para causar a viragem na solução. Fez-se os seguintes cálculos para a padronização do EDTA: CaCO3 + HCl ↔ Ca+2 + H2CO3 Cálculo do mol/L de CaCO3 𝑀 = 𝑚 𝑚𝑜𝑙. 𝑉(𝐿) 𝑀 = 0,18 100. 0,1 𝑀 = 0,018 𝑚𝑜𝑙 𝐿 Fez-se os seguintes cálculos para a concentração do EDTA: 𝑀1𝑉1 = 𝑀2𝑉2 0,018. 10 = 𝑀2. 9,5 𝑀2 = 0,019 𝑚𝑜𝑙 𝐿 Universidade do Sul de SantaCatarina Data:14/11/17 𝑀1𝑉1 = 𝑀2𝑉2 0,018. 10 = 𝑀2. 8,7 𝑀2 = 0,021 𝑚𝑜𝑙 𝐿 𝑀1𝑉1 = 𝑀2𝑉2 0,018. 10 = 𝑀2. 10 𝑀2 = 0,018 𝑚𝑜𝑙 𝐿 𝑀é𝑑𝑖𝑎 = 0,019 𝑚𝑜𝑙 𝐿 A análise de Ca+2 no comprimido foi realizada em triplicata. Na primeira titulação da triplicata, gastou-se 2,3 mL. Na segunda titulação da triplicata, 3,5 mL foram gatos. Na terceira titulação da triplicata 3,7 mL foram necessários para causar a viragem na solução. Fez-se os seguintes cálculos para a análise de Ca+2 no comprimido Os-cal: Ca+2 + H2R → CaR + 2H+ CaR + EDTA → CaEDTA +R- 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑀 × 𝑉 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 0,019 × 2,3 × 10-3 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 4,37 × 10-5 𝑚𝑜𝑙 𝑁Ca+2 = 𝑚 𝑚𝑜𝑙 = 4,37 × 10-5 = 𝑚 40 = 1,75 × 10-3 g 1,75 × 10-3 → 25 𝑚L 𝑥 → 1000 𝑚𝐿 𝑥 = 0,07 𝑔 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑀 × 𝑉 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 0,019 × 3,5 × 10-3 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 6,65 × 10-5 𝑚𝑜𝑙 𝑁Ca+2 = 𝑚 𝑚𝑜𝑙 = 6,65 × 10-5 = 𝑚 40 = 2,66 × 10-3 g 2,66 × 10-3 → 25 𝑚L 𝑥 → 1000 𝑚𝐿 𝑥 = 0,11 𝑔 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑀 × 𝑉 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 0,019 × 3,7 × 10-3 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 7,03 × 10-5 𝑚𝑜𝑙 𝑁Ca+2 𝑚 𝑚𝑜𝑙 = 7,03 × 10-5 = 𝑚 40 = 2,81 × 10-3 g 2,81 × 10-3 → 25 𝑚L 𝑥 → 1000 𝑚𝐿 𝑥 = 0,11 𝑔 𝑀é𝑑𝑖𝑎 = 0,10 𝑔 𝐿 Segundo rotulo do medicamento, 1 comprimido contém 500 mg de Ca+2. A análise de cálcio no leite foi realizada em triplicata. Na primeira titulação da triplicata, gastou-se 25 mL. Na segunda titulação da triplicata, 24,8 mL foram gatos. Na terceira titulação da triplicata 28,7 mL foram necessários para causar a viragem na solução. Fez-se os seguintes cálculos para a análise de cálcio no leite: 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑀 × 𝑉 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 0,019 × 0,025 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 4,75 × 10-4 𝑚𝑜𝑙 𝑁 𝐶𝑎+2 = 4,75 × 10-4 𝑚𝑜𝑙 𝑁 𝐶𝑎+2 = 𝑚 𝑚𝑜𝑙 4,75 × 10-4= 𝑚 40 𝑚 = 0,019 𝑔 2 𝑔 → 100% 0,019 𝑔 → 𝑥 𝑥 = 0,95% 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑀 × 𝑉 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 0,018 × 0,0248 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 4,46 × 10-4 𝑚𝑜𝑙 𝑁 𝐶𝑎+2 = 4,46 × 10-4 𝑚𝑜𝑙 𝑁 𝐶𝑎+2 = 𝑚 𝑚𝑜𝑙 4,46 × 10-4= 𝑚 40 𝑚 = 0,018 𝑔 2 𝑔 → 100% 0,018 𝑔 → 𝑥 𝑥 = 0,90% 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 𝑀 × 𝑉 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 0,017 × 0,0287 𝑁 𝐸𝐷𝑇𝐴 = 4,88 × 10-4 𝑚𝑜𝑙 𝑁 𝐶𝑎+2 = 4,88 × 10-4 𝑚𝑜𝑙 Universidade do Sul de Santa Catarina Data:14/11/17 𝑁 𝐶𝑎+2 = 𝑚 𝑚𝑜𝑙 4,88 × 10-4= 𝑚 40 𝑚 = 0,020 𝑔 2 𝑔 → 100% 0,020 𝑔 → 𝑥 𝑥 = 1% 𝑀é𝑑𝑖𝑎 = 0,95% Segundo o rótulo do leite, 2 colheres (26 g) contém 246 mg de Ca+2 mg/kg ppm. 246 𝑚𝑔 𝑑𝑒 Ca 26×10−3 = 9461,54 𝑚𝑔 𝑘𝑔 Conclusões A análise de íons metálicos pode ser feito mediante o uso da complexometria. Dentre os experimentos realizados, apenas um não mostrou o resultado esperado. Os resultados experimentais obtidos para o leite se aproximaram do resultado teórico esperado, possuindo uma pequena margem de erro causada, dentre outros fatores, pelo grau de pureza dos reagentes, pela validade dos materiais trabalhados, pela precisão das medidas efetuadas e pela diferença entre o ponto de equivalência e o ponto final da titulação. Os cálculos realizados para o comprimido Os-cal se mostraram bem abaixo do esperado. Acredita-se que o medicamento possa conter outros metais que devem ter agido interferentes na análise do medicamento. Referências BACCAN, Nivaldo et.al. Química analítica quantitativa elementar. 3 ed. São Paulo: Blucher – Instituto Mauá de tecnologia, 2001. SAFONI-AVANTIS FARMACÊUTICA LTDA. Disponível em: http://www.anvisa.gov.br/datavisa/fila_bula/frmVis ualizarBula.asp?pNuTransacao=5300102014&pId Anexo=2107852 SKOOG, et al. Fundamentals of Analystical Chemistry. Spain: Thomson Learning, 7 ed. 1996. p.101. VOGEL, Arthur Israel; MENDHAM, J. Análise química quantitativa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. WIKIPÉDIA. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Leite_em_p%C3%B3
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