EXPERIMENTO 03

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EXPERIMENTO 04: ELETROQUÍMICA
 
INTRODUÇÃO
	 A titulação é um procedimento utilizado para determinar a concentração em quantidade de matéria (ou concentração em mol/L) de uma solução. Esse procedimento basicamente equivale a colocar para reagir uma solução a qual sabe a concentração é conhecida, denominada de titulante, com a solução a qual não se sabe a concentração mas sabendo o seu volume, denominada de titulado(1).
 Vários tipos de titulações são conhecidas, como exemplo a titulação ácido-base também chamada de acidimetria ou alcalimetria, nesta metodologia a titulação é realizada com uma solução de ácido com um titulante básico como também a titulação de uma solução com o titulante ácido. Outro exemplo é a titulação por precipitação que se baseia em reações com formação de compostos pouco solúveis, porém são muitas vezes limitadas, pois muitas reações de precipitação não dispõem de alguns requisitos básicos de uma titulação como estequiometria, como a velocidade da reação e a visualização do ponto final. Temos a titulação de complexação, também chamada de titulação complexométrica, neste tipo de titulação há formação de complexos solúveis normalmente utiliza-se o EDTA como reagente, é utilizada para realizar a titulação de quase todos os metais, e envolve a reação onde um íon metálico e um agente ligante, formando um complexo estável. Temos também a titulação oxirredução, neste tipo de técnica há transferência de elétrons. Os agentes oxidantes ou redutores apresentam diferentes atividades químicas, e a intensidade da ação oxidante ou redutora do sistema pode ser determinada pelo potencial de oxidação(2).
 Neste experimento foi realizada uma titulação de oxirredução para a determinação da concentração de peróxido de hidrogênio H2O2 em água oxigenada comercial 10 volumes e o titulante foi uma solução de permanganato de potássio KMnO4, que é um forte agente oxidante.
	 As técnicas titulométricas que faz uso do permanganato de potássio como reagente volumétrico é um dos mais importantes métodos volumétricos de oxidação-redução, onde o íon permanganato é empregado como agente oxidante, e são chamadas de permanganatometria. As soluções de permanganato empregadas para dosagem oxidimétrica, são padronizadas, e o agente redutor mais empregado como padrão primário permanganométrico é o oxalato de sódio Na2C2O4.
MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
- Permanganato de potássio p.a.;
- Oxalato de sódio p.a.;
- Água oxigenada comercial 10 volumes;
- Solução de ácido sulfúrico 2,25 M;
- Solução de ácido sulfúrico 1:5;
- Água destilada;
- 02 (dois) balões volumétricos de 100 mL;
- 01 (um) balão volumétrico de 250 mL;
- Bastão de vidro;
- 02 (dois) béqueres de 250 mL;
- 01 (uma) bureta de 50 mL;
- 06 (seis) erlenmeyeres de 250 mL;
- 01 (uma) pipeta graduada de 10 mL;
- 02 (duas) pipetas volumétricas de 25 mL;
- 01 (uma) proveta de 50 mL;
- 02 (duas) provetas de 100 mL;
- Agitador magnético;
- Balança semianalítica.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Preparação da solução de permanganato de potássio
Para a preparação da solução de permanganato de potássio inicialmente foi pesado em uma balança semianalítica, dentro de um béquer de 250 mL, a massa de 0,79g de KMnO4, calculada levando em consideração a concentração e o volume informados na questão 2 do roteiro do experimento.
MM (KMnO4)=158,04g/mol
C(KMnO4)=0,02mol/L
C = n°moles(KMnO4)/V
m (KMnO4)= 0,79g
Posteriormente a massa foi adicionada ao béquer 150 mL de água destilada e com o auxílio do bastão de vidro, o KMnO4 foi dissolvido. A mistura foi transferida para o balão volumétrico de 250 mL. 
Logo em seguida, o volume do balão volumétrico foi completado com água destilada e o balão agitado para a homogeneização total da solução.
Preparação da solução de oxalato de sódio
	 
 Para a preparação da solução de oxalato de sódio inicialmente foi pesado em uma balança semianalítica, dentro de um béquer de 250 mL, a massa de 0,67g Na2C2O4 calculada levando em consideração a concentração e o volume informados na questão 3 do roteiro do experimento. 
MM (Na2C2O4)=134,00g/mol
C(KMnO4)=0,05mol/L
C = n°moles(KMnO4)/V
m (KMnO4)= 0,67g
	 Foi adicionado aproximadamente 50 mL de água destilada ao béquer que foi colocado sobre um agitador magnético e deixado por alguns minutos, até a dissolução completa do Na2C2O4. Após a dissolução do sal, a solução foi transferida para um balão volumétrico de 100 mL e completado o volume do balão com água destilada, posteriormente o balão foi agitado para a homogeneização total da solução 
Padronização da solução de permanganato de potássio
 Para dá início a padronização da solução de permanganato de potássio, as paredes internas de uma bureta de 25 mL foram lavadas com aproximadamente 5 mL da solução de KMnO4. A bureta foi enchida com esta solução e a torneira da bureta foi aberta para deixar um pouco da solução escoar até a eliminação de todas as bolhas de ar. Completado o nível da solução na bureta, deixando o menisco no ponto 0 mL. 
Com o auxílio de uma pipeta volumétrica de 25 mL, foi transferida 25 mL da solução de Na2C2O4 para um erlenmeyer de 250 mL e adicionada, por meio de uma proveta de 100 mL, 70 mL de solução de (H2SO4) 2,25 M. Foram preparadas três réplicas desta mistura. 
As três réplicas foram tituladas com a solução de KMnO4, sob constante agitação, até que a solução titulada adquirisse uma coloração rosada pálida persistente.
Titulação da água oxigenada
Com uma pipeta graduada de 10 mL, foram transferidos 3 mL de água oxigenada comercial 10 volumes para um balão volumétrico de 100 mL. O volume do balão foi completado com água destilada e agitado para homogeneizar a solução.
Com uma pipeta volumétrica de 25 mL, forma transferidos 25 mL desta solução para um erlenmeyer de 250 mL. E com uma proveta de 50 mL, foram adicionados 50 mL de água destilada e acrescentados, em seguida, com uma proveta de 100 mL, 20 mL de solução de H2SO4 em proporção 1:5.
Foram preparadas três réplicas desta mistura. E tituladas com a solução padronizada de KMnO4, sob constante agitação, até o aparecimento de uma cor rosada pálida persistente.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
	 A padronização consiste em tornar uma solução qualquer em uma solução com concentração e fator conhecido, isso se alcança por meio de realização de titulações. 
	 O padrão primário escolhido para determinar a concentração da solução de permanganato foi o oxalato de sódio. O íon oxalato reage com o íon permanganato obedecendo a seguinte reação. 
5C2O42- + 2MnO41- + 16H+→ 10 CO2 + 2Mn2+ + 8H2O
A estequiometria da reação informa que cinco moles de oxalato são necessários para reagir com 2 moles de íon permanganato, isto é, a relação entre esses íons é 5:2. Ou seja, o volume escoado da bureta de solução de permanganato corresponde a dois moles desse íon, que reagiram com 5 moles de oxalato presentes no erlenmeyer. 
Os volumes da solução de KMnO4 escoados encontram-se na tabela 01, abaixo.
Tabela 01: Valores escoados da solução de permanganato de potássio no ponto de viragem para as titulações com o oxalato de sódio.
	Va1
	24,40 mL
	Va2
	24,60 mL
	Va3
	24,90 mL
	Vm
	24,63 mL
Para este experimento foi necessário repetir a primeira titulação, pois a bureta disponível para a equipe foi de 25mL, e a componente por um momento de descuido não completou o volume antes de atingir uma medida conhecida. 
 
No ponto de equivalência temos:
2 nºmoles(C2O42-) = 5n°moles(MnO41-)
2.m(C2O4)/MM(C2O4) =5.C2.Vm
2.0,67g/134g = 5.C2.24,63.10-3
C2= 0,081mol/L
A água oxigenada apesar de ser um agente oxidante pode ser oxidada pelo permanganato em meio ácido. A equação iônica no ponto de equivalência da titulação dá água oxigenada com o permanganato é mostrada abaixo: 
2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ → 2Mn2+ + 8H2O + 5O2
Tabela 02: Valores escoados da solução de permanganato de potássio no ponto de viragempara as titulações com a água oxigenada. 
	Vb1
	13,30 mL
	Vb2
	13,30 mL
	Vb3
	13,40 mL
	Vm
	13,33 mL
No ponto de equivalência temos:
5 nºmoles(MnO41-) = 2n°moles(H2O2) 
5.C2.Vm = 2. mH2O2/MM
5.0,081mol/L.13,33.10-3L = 2.mH2O2/34.10-3Kg
mH2O2= 0,0915g
A massa encontrada de peroxido de hidrogênio corresponde a três vezes o valor 25mL devido as diluições da solução inicial, ou seja, o valor é igual a 0,03052g de H2O2. Para calcular a quantidade presente em 100mL de solução preparada podemos realizar a seguinte relação: 
25mL 0,03052g H2O2
100 mL X
X = 0,122g H2O2 em 100mL de 3mL de H2O2 preparada. 
A massa de H2O2 por litro de água oxigenda: 
3mL 0,122g
1000mL Y
Y= 40,70g
Para o cálculo do "volume" da amostra de água oxigenada. Sabemos que 68g de peróxido geram 32g de oxigênio. 
2 H2O2(l) → 2 H2O(l) + O2(g)
Podemos então usar a seguinte relação:
68g H2O2 32g O2
40,70 Z
Z= 19,15g para 1L de água oxigenada.
 
Na CNTP um mol de O2 corresponde a 22,4 L de O 2. Se em 1 mol de gás oxigênio, tem-se 32 g desse composto, a seguinte proporção pode ser estabelecida:
22,4 L 32g
W 19,15g
W = 13,40L de O2 
O procedimento da lavagem da bureta e a remoção das bolhas foi importante ser realizado ao lavar a bureta, pois a concentração da solução dentro seja o mais aproximado do valor esperado. Um ponto merece destaque que é o fato e está relacionado às possíveis impurezas. No caso do equipamento ser utilizado em outros procedimentos, e a pessoa não fez a limpeza correta da bureta, é possível que exista alguns contaminantes no titulante e dependendo do tipo das impurezas, elas podem afetar a concentração do titulante. Já no caso da retirada das bolhas é que a presença delas pode gerar erros na leitura no volume de titulante adicionado ao sistema da titulação. 
CONCLUSÕES
 Na prática realizada foi possível perceber que o permanganato de potássio atua como um agente oxidante, como também é um reagente auto-indicador, pois a gota atribui a coloração rosa visível quando adicionado as soluções. 
 O volume da água oxigenada comercial encontrado no rótulo é igual a 10, contudo o valor encontrado após os cálculos mostrado nos resultados foi igual a 13,40L. Essa diferença pode estar relacionada ao erro do ponto de parada, pois cada pessoa percebe as cores de maneira levemente diferente, o que afeta o resultado do experimento, somados a leitura do volume exato, já que as marcações na bureta podem ser facilmente mal interpretadas. Entre outros fatores, pois uma grande quantidade de erros pode ocorrer durante uma titulação, sejam eles cometidos por humanos ou equipamentos.
REFERÊNCIAS
[1] ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de Química, Editora Bookman, 5ª ed., Porto Alegre, 2012. 
[2] Douglas A. Skoog, D. A; West, D. M; Holler F. J; Crouch, S. R. Fundamentos de Química Analítica. Editora Thonson, 8ª ed, São Paulo, 2008.
QUESTÕES 
1) O peróxido de hidrogênio decompõe-se facilmente, liberando oxigênio:
2 H2O2(l) → 2 H2O(l) + O2(g).
Os "volumes" usados na denominação comercial da água oxigenada são o número de mililitros de O2, nas CNTP, liberados por cada mililitro de água oxigenada, admitindo-se a decomposição total do H2O2 de acordo com a equação acima. Use o resultado da titulação para calcular quantos "volumes" tem a sua amostra de água oxigenada.
R= 13,40 L
2) Nesta experiência o H2O2 atuou como agente redutor, perdendo elétrons, mas o seu desempenho atual é como agente oxidante. Nesse caso, qual seria a variação do número de oxidação do oxigênio?
R= A água oxigenada quando atua como agente oxidante o Nox do oxigênio varia de -1 a -2. 
3) Por que o número de oxidação não é o mesmo em H2O2 e em H2O?
R= O oxigênio possui NOX -2 na maioria das substâncias, mas existem algumas exceções: seu NOX será -1 em peróxidos, -1/2 em superóxidos e pode ser +2 ou +1 em fluoretos.