Análise Instrumental Relátorio

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Análise Instrumental
	Análise Potenciométrica
Francine Monção Sacco
Laís Maroubo
Mailde Ozório
Patricia Hashimoto
Prof. Dr. Marcos Fernando de Souza Teixeira
Departamento de Física, Química e Biologia – DFQB
Faculdade de Ciências e Tecnologia – FCT
Universidade Estadual Paulista – UNESP
PRESIDENTE PRUDENTE
de janeiro de 2015
Titulação Potenciométrica ácido-base utilizando eletrodo de vidro
Padronização potenciométrica do NaOH
A titulação potenciométrica envolve medidas do potencial de um eletrodo indicador adequado em função do volume do titulante, ela fornece dados 	que são mais confiáveis que aqueles gerados por titulações que empregam indicadores químicos.
 Utilizou-se da titulação potenciométrica para calcular a concentração real da solução de hidróxido de sódio que inicialmente apresentava uma concentração de 0,1 mol/L, sendo necessário uma massa equivalente de 0,5106 g de padrão de ftalato ácido de potássio para realização da mesma. 
Nesta análise potenciométrica foi utilizado um eletrodo de vidro para verificar a variação do pH com o volume de hidróxido de sódio adicionado.
Após as análise obtive-se o gráfico A que é apresentado na Figura 1.1.1 
Figura 1.1.1: (a) Curva de titulação da padronização do NaOH, (b) Gráfico indicando o ponto final da titulação.
Através do gráfico A pode-se prever o ponto de equivalência da titulação (o qual é demostrado pelas linhas tracejadas no grafico B), este é estimado visualmente pelo ponto de inflexão na porção mais vertical da curva de titulação. O valor encontrado para o ponto de equivalência foi um pH de aproximadamente 8 e um volume de titulante de apoximandamente 20 mL.
Sabe-se que no ponto de equivalência a quantidade em mols de hidróxido de sódio é a mesma que a quantidade de mols do ftalado ácido de potássio, dessa forma pode-se calcular a concentração real da solução de hidróxido de potássio. 
Além do ponto de inflexão pode-se achar o volume de equivalência através dos gráficos da primeira e segunda derivada, estes apresenta valores mais precisos para determinação do ponto de equivalência da titulação. Os gráficos da primeira e segunda derivada são mostrados na Figura 1.1.2.
Figura1.1.2: (c) gráfico da primeira derivada, (d) gráfico da segunda derivada.
O gráfico C apresenta a curva da primeira deriva, este possui um pico com um valor máximo que indica o ponto de inflexão da curva, ao traçar uma reta até o eixo x consegue-se prever o valor do volume de equivalência que foi aproximadamente 20 mL. No gráfico D que é o gráfico que apresenta a curva da segunda derivada, informa um valor do ponto de inflexão diferente dos anteriores, sendo que este agora é o valor onde a curva passa pelo zero. O volume de equivalência também pode ser encontrado para esse tipo de curva, passando uma reta ligando o pico máximo e o mínimo até o eixo x, o valor encontrado foi também de aproximadamente de 20 mL.
Após feito toda a análise necessária dos gráficos pode-se calcular a concentração real da solução de hidróxido de sódio, para isso foi levado em conta a equação da reação devidamente balanceada, mostrada na equação 1.1.1.
	
KHC8H4O4(s) + NaOH(aq) NaC8H4KO4(aq) + H2O(l)
	
(1.1.1)
 
O valor da concentração da solução de hidróxido de sódio utiliza-se a seguinte equação 1.1.2.
	
C1V1 = C2Ve
	
(1.1.2)
Onde C1 é a concentração de ftalato ácido de potássio, V1 é o volume inicial da solução, C2 é a concentração da solução padronizada de NaOH e Ve é o volume de equivalência.
Portanto a concentraçao real da solução de NaOH é 0,125 mol/L.
Para a plotagem de todos os gráficos foi utilizados os seguintes dados representados na Tabela 1.1.1.
Tabela 1.1.1: Dados da padronização da solução do hidróxido de sódio. 
	Volume de NaOH (mL)
	pH
	1ª Derivada
	2ª Derivada
	0
	4,07
	0,18
	-0,015
	1
	4,25
	0,165
	-0,0175
	2
	4,4
	0,145
	-0,0225
	3
	4,54
	0,12
	-0,0225
	4
	4,64
	0,1
	-0,01
	5
	4,74
	0,1
	-0,0025
	6
	4,84
	0,095
	-0,005
	7
	4,93
	0,09
	-0,005
	8
	5,02
	0,085
	-0,005
	9
	5,1
	0,08
	0
	10
	5,18
	0,085
	0,005
	11
	5,27
	0,09
	0,0025
	12
	5,36
	0,09
	0,0025
	13
	5,45
	0,095
	0,01
	14
	5,55
	0,11
	0,015
	15
	5,67
	0,125
	0,025
	16
	5,8
	0,16
	0,045
	17
	5,99
	0,215
	0,085
	18
	6,23
	0,33
	0,5925
	19
	6,65
	1,4
	1,305
	20
	9,03
	2,94
	-0,68
	20,1
	9,38
	2,65
	-5,45
	20,2
	9,56
	1,85
	-6,25
	20,3
	9,75
	1,4
	-3,75
	20,4
	9,84
	1,1
	-0,75
	20,5
	9,97
	1,25
	-0,75
	20,6
	10,09
	0,95
	-2,5
	20,7
	10,16
	0,75
	-0,75
	20,8
	10,24
	0,8
	1,75
	20,9
	10,32
	1,1
	0,125
	21
	10,46
	0,825
	-1,93125
	21,4
	10,56
	0,38
	-0,55875
	22,4
	11,07
	0,375
	-0,09
	23,4
	11,31
	0,2
	-0,1225
	24,4
	11,47
	0,13
	-0,055
	25,4
	11,57
	0,09
	-0,0275
	26,4
	11,65
	0,075
	-0,0125
	27,4
	11,72
	0,065
	-0,0125
	28,4
	11,78
	0,05
	-0,0125
	29,4
	11,82
	0,04
	-0,005
	30,4
	11,86
	0,04
	-8,88E-16
Titulação potenciométrica do ácido cloridrico
Para a análise da curva de titulação de um ácido forte com uma base forte foi utilizado 25 mL de uma solução de HCl aproximadamente 0,1 mol/L e a solução de NaOH á 0,125 mol/L. Após a titulação obteve-se a curva de tirulação apresentada na Figura 1.2.1.
Figura 1.2.1: (a) Curva de titulação de HCl com NaOH, (b) Ponto de equivalência.
Através da curva pode-se prever o ponto de equivalência da titulação utilizando o ponto de maior inflexão da curva que é demostrado no gráfico B com as linhas tracejadas, sendo o mesmo em pH aproximadamente 7 e um volume aproximado de 20 mL.
 Para o cálculo da concentração real do HCl necessita-se achar o volume de equivalência da titulação, deve-se então plotar os gráficos da primeira e segunda derivada. Os gráficos da primeira e segunda derivada é apresentado pela Figura 1.2.2.
O valor do volume equivalente é mostrado nos gráficos através das linhas tracejadas, e o valor encontrado foi de 20 mL.
Figura 1.2.2: (c) Gráfico da primeira derivada, (d) Gráfico da segunda derivada
Através dos gráfico C e D pode-se achar o volume equivalente como mostrado na figura 1.2.2 pelas linhas tracejadas, o valor do mesmo é de 20 mL.
Para o cálculo da concentração real da solução de ácido clorídrico utiliza-se a equação 1.2.1.
	
HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O
	
(1.2.1)
Utilizando a equação 1.1.2 foi feito o cálculo da concentração real de HCl que é de 0,1 mol/L.
Para a plotagem de todos os gráficos foi utilizados os valores mostrados na tabela 1.2.1.
Tabela 1.2.1: Dados da titulção do HCl.
	Volume de NaOH (mL)
	pH
	1ª Derivada
	2ª Derivada
	0
	1,49
	0,03
	-0,005
	1
	1,52
	0,025
	-0,0025
	2
	1,54
	0,025
	0,0025
	3
	1,57
	0,03
	0,005
	4
	1,6
	0,035
	0,0025
	5
	1,64
	0,035
	-1,11E-16
	6
	1,67
	0,035
	0,005
	7
	1,71
	0,045
	0,005
	8
	1,76
	0,045
	-0,0025
	9
	1,8
	0,04
	0,0025
	10
	1,84
	0,05
	0,0125
	11
	1,9
	0,065
	0,01
	12
	1,97
	0,07
	0,005
	13
	2,04
	0,075
	0,035
	14
	2,12
	0,14
	0,0825
	14,1
	2,14
	0,15
	-0,2
	14,2
	2,15
	0,1
	-0,25
	14,3
	2,16
	0,1
	-0,04167
	14,4
	2,17
	0,09167
	-0,02917
	15
	2,22
	0,10667
	0,03417
	16
	2,35
	0,15
	0,08917
	17
	2,52
	0,285
	0,6425
	17,1
	2,56
	0,4
	0,075
	17,2
	2,6
	0,3
	-0,75
	17,3
	2,62
	0,25
	-0,25
	17,4
	2,65
	0,25
	0,15
	17,5
	2,67
	0,28
	0,17
	18
	2,85
	0,3
	0,06
	19
	4,64
	0,38
	0,14
	19,1
	5,62
	0,4
	0,6
	19,2
	5,93
	0,5
	6,5
	19,3
	6,1
	1,7
	6,5
	19,4
	6,27
	1,8
	2,75
	19,5
	6,46
	2,25
	-0,25
	19,6
	6,72
	1,75
	-1,75
	19,7
	6,81
	1,9
	25,75
	19,8
	7,1
	6,9
	28,75
	19,9
	8,19
	7,65
	-6,5
	20
	8,63
	5,6
	-17
	20,1
	9,31
	4,25
	-22,25
	20,2
	9,48
	1,15
	-1,65E+01
	20,39,54
	0,95
	4,44E-14
	20,4
	9,67
	1,15
	-7,99E-14
	20,5
	9,77
	0,95
	0,5
	20,6
	9,86
	1,25
	3,5
	20,7
	10,02
	1,65
	-1
	20,8
	10,19
	1,05
	-6,50E+00
	20,9
	10,23
	0,35
	-2,93E+00
	21
	10,26
	0,465
	0,5775
	22
	10,89
	0,47
	-0,1075
	23
	11,2
	0,25
	-0,155
	24
	11,39
	0,16
	-0,07
	25
	11,52
	0,11
	-0,0425
	26
	11,61
	0,075
	-0,0225
	27
	11,67
	0,065
	-0,01
	28
	11,74
	0,055
	-0,0075
	29
	11,78
	0,05
	0,0025
	30
	11,84
	0,06
	0,01
Titulação potenciométrica do ácido acético
Na análise potenciométrica do ácido acético utilizou-se 25 mL da solução do mesmo em uma concentração aproximada de 0,1 mol/L e como agente titulante a solução de hidróxido de sódio.
A reação que ocorre durante a titulação é e seguinte mostrada na equação 1.3.1.
	
NaOH(aq) + CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) + H2O(l)
	
(1.3.1)
Através da análise pode-se plotar os seguintes gráficos mostrados na Figura 1.3.1, sendo este a curva analítica de titulação.
Figura 1.3.1: (a) Curva de titulação e (b) Ponto de equivalência.
Através do gráfico B podemos prever o ponto de equivalência que é indicado através do ponto de maior inflexão no gráfico que possui duas linhas tracejadas tanto na horizontal quanto na vertical. O ponto equivalência é atingindo quando o pH é de aproximadamente 7,5 e um volume de 19 mL. 
Os pontos de equivalência pode ser encontrados através dos gráficos da primeira e segunda derivada como mostrado na figura 1.3.2.
Figura 1.3.2: (c) Gráfico da primeira derivada e (d) Gráfico da segunda derivada.
No gráfico C pela linha tracejada pode-se achar o volume equivalente que é no valor de 19 mL, e o ponto de maior infelxão é é previsto pelo maior pico do gráfico sendo ele de um valor de 5,5. Entretanto no gráfico D o ponto de inflexão é dado pelo valor 0 e o volume de equivalência é dado pelos os picos de máximo e mínimo que vemos no gráfico por uma linha vertical consegue-se achar o valor do volume de equivalência que é de 19 mL. 
 A concentração real do ácido acético é calculada levando em conta o volume equivalente e a concetração do NaOH que é de 0,125 mol/L. Assim a concentração real da solução de ácido acético é de 0,076 mol/L.
Para plotagem dos gráficos foi utilizada os valores contidos na tabela X.
Tabela X: Dados da titulação do ácido acético.
	Volume de NaOH (mL)
	pH
	1ª Derivada
	2ª Derivada
	0
	3,14
	0,47
	-0,105
	1
	3,61
	0,365
	-0,1225
	2
	3,87
	0,225
	-0,0975
	3
	4,06
	0,17
	-0,045
	4
	4,21
	0,135
	-0,0275
	5
	4,33
	0,115
	-0,015
	6
	4,44
	0,105
	-0,01
	7
	4,54
	0,095
	-0,0075
	8
	4,63
	0,09
	2,22E-16
	9
	4,72
	0,095
	0,0025
	10
	4,82
	0,095
	-2,22E-16
	11
	4,91
	0,095
	0,005
	12
	5,01
	0,105
	0,01
	13
	5,12
	0,115
	0,015
	14
	5,24
	0,135
	0,0225
	15
	5,39
	0,16
	0,05
	16
	5,56
	0,235
	0,1125
	16,1
	5,59
	0,25
	0,075
	16,2
	5,61
	0,25
	0
	16,3
	5,64
	0,25
	0,25
	16,4
	5,66
	0,3
	0,25
	16,5
	5,7
	0,3
	-0,25
	16,6
	5,72
	0,25
	5,75E-14
	16,7
	5,75
	0,3
	0
	16,8
	5,78
	0,25
	-0,15
	16,9
	5,8
	0,27
	0,25
	17,4
	5,97
	0,42
	0,3
	18
	6,27
	0,6
	0,65
	18,1
	6,34
	0,7
	0,75
	18,2
	6,41
	0,75
	1,75
	18,3
	6,49
	1,05
	1,75
	18,4
	6,62
	1,1
	1
	18,5
	6,71
	1,25
	4,25
	18,6
	6,87
	1,95
	4,25
	18,7
	7,1
	2,1
	-1,25
	18,8
	7,29
	1,7
	-2
	18,9
	7,44
	1,7
	15,75
	19
	7,63
	4,85
	19
	19,1
	8,41
	5,5
	-11,5
	19,2
	8,73
	2,55
	-19,25
	19,3
	8,92
	1,65
	-6,5
	19,4
	9,06
	1,25
	-3,25
	19,5
	9,17
	1
	-1,75
	19,6
	9,26
	0,9
	-1
	19,7
	9,35
	0,8
	-1,25
	19,8
	9,42
	0,65
	2,75
	19,9
	9,48
	1,35
	1,75
	20
	9,69
	1
	-2,05
	21
	10,6
	0,4
	-0,3275
	22
	11,04
	0,345
	-0,11
	23
	11,29
	0,18
	-0,11
	24
	11,4
	0,125
	-0,0325
	25
	11,54
	0,115
	-0,025
	26
	11,63
	0,075
	-0,0275
	27
	11,69
	0,06
	-0,01
	28
	11,75
	0,055
	0,0325
	29
	11,8
	0,125
	0,0725
	30
	12
	0,2
	0,075
Titulação potenciométrica do ácido fosfórico
O ácido fosfórico é um ácido poliprótico, ou seja ele pode liberar no meio reacional mais de um H+, portando em sua curva de titulação aparecerá duas inflexões, sendo originarais da liberação desses H+ no meio, deste modo obteremos doi volumes equivalente. 
A reação da liberação dos H+ do ácido fosfórico pode ser analisada através da equações 1.4.1, 1.4.2, 1.4.3.
	H3PO4(aq) ⇋ H+ (aq) + H2PO4-(aq)
	(1.4.1)
	H2PO4-(aq) ⇋ HPO4-2(aq)
	(1.4.2)
	HPO4-(aq) ⇋ PO4(aq)-3
	(1.4.3)
Não observamos durante a titulação a saída do terceiro H+ devido este necessitar de um pH muito alto, e assim não ocorre sua liberação no meio.
A figura 1.4.1 apresenta os gráficos da curva de titulação e seus pontos de equivalência.
Figura 1.4.1: (a) Curva de titulação do H3PO4 e (b) Pontos de equivalência
Através do gráfico B pode-se perceber os dois pontos de inflexão que indica a liberação dos dois H+ em solução. A liberação do primeiro H+ ocorre em um pH aproximadamente 4 e um volume de 10 mL e a liberação do segundo H+ acontece em um pH aprimadamente 9 e um volume de 21 mL.
O ponto de equivalência também pode ser encontrado pelos gráficos da primeira e segunda derivada como mostrado na figura 1.4.2.
Figura 1.4.2: (c) Gráfico da primeira derivada e (d) Gráfico da segunda derivada
No gráfico C que mostra a curva de titulação através da primeira derivada dos valores, os pontos de inflexão são indicados pelos dois picos no gráfico e o volume equivalente são aquele demostrados pelas linhas tracejadas sendo estes respectivamente 10 e 21 mL. O gráfico D mostra a curva da segunda derivada e os pontos de inflexão são obtidos através do ponto em que a curva passa pelo zero. Os volumes equivalentes são demostrados pelas linhas tracejadas que são respectivamente 10 e 21 mL.
A tabela X indica os valores utilizados para a plotagem dos gráficos da titulação do ácido fosfórico.
Tabela 1.4.1: Valores para a plotagem dos gráficos.
	Volume de NaOH (mL)
	pH
	1ª Derivada
	2ª Derivada
	0
	2,06
	0,06
	0,01
	1
	2,12
	0,07
	0,01
	2
	2,2
	0,08
	0,005
	2,5
	2,24
	0,08
	-4,44E-16
	3
	2,28
	0,08
	0,01
	3,5
	2,32
	0,09
	0,03
	4
	2,37
	0,11
	0,02
	4,5
	2,43
	0,11
	-0,01
	5
	2,48
	0,1
	0,01
	5,5
	2,53
	0,12
	0,05
	6
	2,6
	0,15
	0,04
	6,5
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