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1 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA APOSTILA DE QUÍMICA ANALÍTICA Ângela Leão Andrade Geraldo Magela da Costa Gilmare Antônia da Silva Março de 2013 2 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Sumário Apresentação Capítulo 1 - Normas de Segurança no Laboratório Capítulo 2 - Introdução à Química Analítica 2.1 Algarismos Significativos 2.2 Materiais de Laboratório 2.3 Exercícios de Revisão 2.3.1 Estequiometria 2.3.2 Estatística Capítulo 3 - Análise Gravimétrica 3.1 Práticas Prática n o 1: Determinação de níquel com dimetilglioxima Capítulo 4 - Análise Titulométrica 4.1 Titulometria de Neutralização 4.1.1 Práticas Prática n o 2: Preparação de soluções tampão, calibração de eletrodos e medições de pH Prática n o 3: Indicadores ácido/base Prática n o 4: Titulação potenciométrica de ácido forte Prática n o 5: Titulação potenciométrica de ácido fraco e de base fraca Prática n o 6: Titulação potenciométrica de ácidos polipróticos Prática n o 7: Determinação da acidez do vinagre Prática n o 8: Determinação de misturas de bases e de ácidos Prática n o 9: Titulação de retorno: Análise de “Leite de Magnésia” Prática n o 10: Determinação da pureza do ácido bórico Prática n o 11: Determinação do teor de água numa amostra de Bórax 4.2 Titulometria de Precipitação 4.2.1 Práticas Prática n o 12: Análise de cloreto em uma amostra de soro fisiológico pelo método de Mohr Prática n o 13: Determinação de iodeto pelo método de Fajans e pelo método de Volhard 4.3 Titulometria de Complexação 4.3.1 Práticas Prática n o 14: Determinação da dureza da água Prática n o 15: Determinação de Mg 2+ em “Leite de Magnésia” e de Ca2+ em leite Prática n o 16: Técnica de mascaramento em complexometria: Determinação simultânea de Ba 2+ e Mg 2+ Prática n o 17: Análise de calcário usando método clássico e volumetria de complexação Prática n o 18: Determinação de alúmem de potássio 4.4 Titulometria de Redox 4.4.1 Práticas Prática n o 19: Determinação de cálcio por titulação indireta com solução de KMnO4 Prática n o 20: Determinação de H2O2 em água oxigenada comercial Prática n o 21: Determinação de Fe 2+ e ferro total em complexos minerais Prática n o 22: Análise de hipoclorito em “Água Sanitária” Prática n o 23: Determinação de ácido ascórbico - Vitamina C Capítulo 5 - Exercícios complementares 5.1 Gravimetria 5.2 Volumetria ácido-base 5.3 Volumetria de precipitação 5.4 Volumetria de complexação 5.5 Volumetria de óxido-redução Capítulo 6 - Respostas dos Exercícios 6.1 Gravimetria 6.2 Volumetria ácido-base 6.3 Volumetria de precipitação 6.4 Volumetria de complexação 6.5 Volumetria de óxido-redução Capítulo 7 - Tabelas de Constantes e Tabela Periódica Referências Bibliográficas 3 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Apresentação Esta Apostila foi preparada com o intuito de fornecer aos alunos dos cursos de Química Industrial, Química Licenciatura e de Farmácia os principais fundamentos práticos envolvidos em diversos tipos de análises químicas por via úmida. As vinte e três práticas descrevem os vários aspectos das análises realizadas por métodos de titulações ácido-base, reações de precipitação, complexação e óxido-redução. Algumas práticas envolvendo o uso de potenciômetros foram também incluídas, fornecendo ao aluno os aspectos práticos das medidas potenciométricas de pH. Sugere-se que os alunos utilizem programas gráficos para construírem as curvas de titulação, extraindo as informações relevantes deste tipo de gráfico por métodos numéricos. Ao final de cada prática introduziram-se dois exercícios pertinentes à prática, e a resolução dos mesmos é fundamental para a conclusão do aprendizado. Cinco listas de exercícios complementares abordando os métodos gravimétricos, ácido-base, precipitação, complexação e óxido- redução estão inclusas ao final de Apostila. As respostas destes exercícios também estão incluídas, e espera- se que os alunos aprofundem seus conhecimentos na tentativa de resolvê-los. Um grande esforço foi feito para formatar esta Apostila e minimizar a existência de erros. Entretanto, é possível que ainda existam alguns erros tipográficos ou de resolução de exercícios. Seremos gratos àqueles alunos que identificarem estes erros e que nos ajudarem a repara-los, e pedimos desculpas antecipadamente caso estes erros de fato existam. 4 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Capítulo 1 – Normas de Segurança no Laboratório Não deixe objetos estranhos ao trabalho sobre a bancada (bolsas, cadernos, blusas). Guarde-os em local apropriado no laboratório. É obrigatório o uso de óculos de segurança, jaleco longo e de mangas longas. É proibido uso de saia, bermuda ou calçados abertos. Cabelos longos devem ser mantidos presos. Não fume, coma ou beba nos laboratórios. Lave bem as mãos ao deixar o recinto. É imprescindível o conhecimento da localização dos acessórios de segurança (extintores de incêndio, chuveiro, caixa de primeiros socorros, etc.). Em caso de contato físico com qualquer substância, lave abundantemente a área afetada com água. Se ocorrer derramamento de líquidos corrosivos na roupa, retire-a imediatamente. Não retorne reagentes aos frascos originais a fim de evitar contaminação. Evite circular com eles pelo laboratório. Nunca abra frascos reagentes antes de ler o rótulo e nunca teste substâncias químicas pelo odor ou sabor. Verifique a tensão da aparelhagem antes de conectá-la à rede elétrica. Nunca pipete líquidos com a boca. Para isso use uma pêra ou um pipetador. Ao utilizar material de vidro, verifique sua condição. Qualquer material de vidro trincado deve ser rejeitado. O descarte de vidros deve ser feito em recipiente apropriado. Antes de iniciar o experimento verifique se todas as conexões e ligações estão seguras. Nunca adicione água sobre ácidos e sim ácidos sobre água. Nunca abra frascos de reagentes com a abertura em sua direção ou de outras pessoas. A manipulação de ácidos e compostos tóxicos e as reações que exalem gases tóxicos são operações que devem ser realizadas em capelas, com boa exaustão. Os resíduos aquosos ácidos ou básicos devem ser neutralizados antes do descarte. Descarte os resíduos conforme as normas do laboratório. Avise o responsável sobre qualquer anormalidade que observar. Laboratório não é lugar para brincadeiras! Concentre-se no que estiver fazendo. Em caso de acidente, comunique imediatamente ao responsável pelo laboratório. Na dúvida não faça, pergunte. 5 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Capítulo 2 - Introdução à Química Analítica A química analítica é uma ciência que consiste em ideias e métodos úteis em vários campos da ciência, como no desenvolvimento de novos processos industriais. Esta ciência tem por objetivo a resolução de um composto químico, ou seja, a determinação da composição química dos materiais em estudo. Além disso, ela apresenta tanto aspectos qualitativos quantoquantitativos. A análise qualitativa identifica as espécies químicas presentes na amostra e a análise quantitativa, que é o foco desta apostila, quantifica essas espécies presentes em certa amostra. Para escolha do método adequado é necessário que a análise qualitativa preceda a quantitativa. Os métodos clássicos de análise, muitas vezes também denominados de via úmida, são o gravimétrico e o volumétrico. Entretanto, com os avanços tecnológicos dos últimos anos, especialmente nas áreas de eletrônica e de computação, estas análises vêm sendo substituídas por métodos instrumentais, com o objetivo de se alcançar resultados mais rápidos, precisos e confiáveis. Uma análise química quantitativa clássica envolve várias etapas como: a formulação da questão a ser respondida após a análise; seleção do procedimento analítico através de pesquisa na literatura; a amostragem, onde uma amostra representativa de um todo é selecionada; a preparação da amostra, processo onde a amostra é preparada para ser analisada; e finalmente a análise propriamente dita, em que a concentração do analito é medida preferencialmente em replicatas. Esse método em replicatas serve para minimizar os erros e garantir resultados mais próximos da realidade. 2.1 Algarismos Significativos Os algarismos significativos são importantes quando é necessário expressar o valor de uma grandeza determinada experimentalmente. Quando se fala em algarismos significativos refere-se aos dígitos que representam o resultado da forma que somente o último algarismo seja duvidoso. Assim, o número de algarismos significativos expressa a precisão de uma medida. Por exemplo, uma amostra de 2,3976 g é pesada em duas balanças diferentes, sendo uma mais precisa que a outra. A balança mais imprecisa (± 0,01) expressará o resultado dessa forma: 2,39g. Já a balança mais precisa (± 0,0001) apresenta o resultado como: 2,3976g. Outra questão importante é o zero. Ele é significativo quando faz realmente parte do número e não significativo quando utilizado para indicar ordem de grandeza, como indicar o lugar da vírgula decimal. As operações levando em conta os algarismos significativos diferem, caso seja feita uma soma / subtração, de quando se fizer uma multiplicação / divisão. Para somas e subtrações, o resultado deverá conter tantas casas decimais quantas existirem no componente com o menor número delas. Ex: 34,5678 + 78,223 = 112,7908 o resultado seria 112,791 usando também uma regra sobre arredondamentos. Em multiplicações e divisões a regra é manter o número de algarismos significativos do fator com o menor número deles. Ex: 2,367 x 34,769 = 82,298223 seria 82,30 usando também uma regra sobre arredondamentos. As considerações acima são puramente teóricas. A realização de qualquer análise química é afetada por inúmeros erros experimentais, os quais são na maioria das vezes impossíveis de serem computados individualmente. Desta forma, a melhor maneira de se expressar um resultado de uma análise química é através de uma análise estatística dos dados obtidos. Neste sentido, os cálculos da média, do desvio padrão e do intervalo de confiança são imprescindíveis para a correta expressão dos resultados. Suponha que uma análise de NaCl (MM = 58,443 g/mol) tenha sido realizada da seguinte forma: pesar 2,0000 g da amostra, diluir para 500,0 mL, pipetar uma alíquota de 25,00 mL, diluir e titular com solução de AgNO3 0,1000 mol/L. Os teores encontrados nas várias replicatas foram: 90,5%, 90,9%, 91,0%, 90,8%, 90,1%. O valor médio destes resultados é 90,66%, com um desvio padrão de 0,36%. Portanto, a maneira mais apropriada para se expressar este resultado é se escrevendo (90,7 0,4)%, ou 90,7(4)%. Nesta segunda notação, o número entre parêntesis indica a incerteza do último algarismo da média. Portanto, embora os dados experimentais tenham sido dados com quatro ou cinco algarismos significativos, o resultado final deve conter apenas três algarismos significativos. 2.2 Materiais de Laboratório Para melhor compreensão do universo do laboratório, serão apresentados os equipamentos mais comuns que serão utilizados em nossas práticas e o uso de cada um deles. 6 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Pipeta volumétrica: Usada para medir e transferir volume de líquidos. Possui grande precisão de medida e não deve ser aquecida. Béquer: Uso geral em laboratório. Utilizado para fazer reações entre soluções, dissolver substâncias sólidas, efetuar reações de precipitação e aquecer líquidos. Bureta: Utilizada em análises volumétricas para escoar volumes variáveis de líquidos em seu interior. É importante observar a posição do menisco na hora de aferir. Soluções transparentes são aferidas pelo menisco inferior e soluções coloridas pelo menisco superior, atentando-se a observar o nível do menisco ao nível do olho para se evitar erros de paralaxe. Erlenmeyer: Utilizado em titulações, aquecimento de líquidos, para dissolver substâncias e proceder a reações entre soluções. Balão volumétrico: Possui volume definido e é utilizado para o preparo de soluções em laboratório. Não deve ser aquecido. Pisseta: Usada para lavagens de materiais ou recipientes através de jatos de água, álcool ou outros solventes. Funil: Usado na filtração e para transferir líquidos. Não deve ser aquecido. Espátula: Usada para retirada de substâncias sólidas dos recipientes. Pode ser de aço, porcelana ou de plástico. Bastão de vidro: Utilizado no auxílio da dissolução de substâncias e na transferência de líquidos e de precipitados. Haste universal: Um tipo de suporte que sustenta todos os tipos de materiais de laboratório, composto por uma placa e uma barra metálicas onde se colocam garras, prendedores e argolas para segurar os equipamentos. Dessecador: É usado para guardar substâncias em ambiente com pouco teor de umidade. Balança analítica: Para a medida de massa de sólidos e líquidos não voláteis com grande precisão. A realização de uma operação denominada “fazer ambiente” é fundamental para o correto desenvolvimento de uma análise química. Esta operação visa garantir que a solução que está sendo manipulada irá manter sua concentração inicial após a transferência de um recipiente para outro. É realizada lavando-se o recipiente a ser utilizado com duas ou três porções da solução. Portanto, é imprescindível se fazer ambiente em pipetas, béqueres e buretas, mas não se deve nunca realizar esta operação em erlenmeyers ou balões volumétricos. 2.3 Exercícios de Revisão O bom desempenho nos cursos de Química Analítica irá depender fundamentalmente dos conhecimentos prévios em estequiometria, cálculos estequiométricos, concentração de soluções e noções elementares de estatística. Desta forma, recomenda-se a resolução dos exercícios a seguir que irão proporcionar uma revisão dos tópicos acima mencionados. 2.3.1 Estequiometria 1) Balanceie as equações abaixo: a) Cu + HNO3 Cu (NO3)2 + NO + H2O b) CrO3 + SnCl2 + HCl CrCl3 + SnCl4 + H2O c) PbO2 + HCl PbCl2 + Cl2 + H2O d) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O e) FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O f) Cl2 + NaOH NaClO + NaCl + H2O g) Au + HNO3 + HCl AuCl3 + NO + H2O h) HNO3 + HCl Cl2 + NO + H2O i) Fe 2+ + MnO4 - + H + Fe3+ + Mn2+ + H2O j) I - + Cr2O7 2- + H + Cr3+ + I2 + H2O k) H2C2O4 + H + + MnO4 - Mn2+ + H2O + CO2 l) Al + NaOH + H2O Al(OH)4 - + Na + + H2 m) Fe 2++ NO3 - + H + Fe3+ + NO + H2O n) I - + MnO4 - + H2O MnO2 + OH - + IO3 - 2) Calcule a concentração em mg/L de: a) HF 0,0457 mol/L b) CaCl2 0,0374 mol/L c) FeSO4 0,103 mol/L 7 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 3) Dê a concentração do cátion e do ânion em g/mL: a) Na2SO4 0,00987 mol/L b) Li3PO4 0,01048 mol/L c) MnSO4 0,00417 mol/L 4) Dê a concentração das soluções preparadas diluindo-se: a) 10,0 mL de NaCl 0,0323 mol/L para 50,0 mL b) 20,0 mL de HCl 0,104 mol/L para 50,0 mL c) 25,0 mL de NaOH 40 mg/mL para 500,0 m d) 10,0 mL de KH2PO4 0,10 mol/L para 250,0 mL e) 25,0 mL de FeSO4 500 mg/mL para 200,0 mL 5) Qual a concentração das substâncias após se misturar: a) 10 mL de HOAc 0,25 mol/L a 10 mL de NaOH 0,10 mol/L, completando-se o volume para 100 mL b) 25 mL de NH3 0,100 mol/L a 20 mL de HCl 0,250 mol/L, completando-se o volume para 200 mL c) 10 mL de NaH2PO4 0,25 mol/L a 20 mL de NaOH 0,05 mol/L, completando-se o volume para 100 mL d) 20 mL de NaHCO3 0,15 mol/L a 20 mL de NaOH 0,10 mol/L completando-se o volume para 250 mL 6) Que massa de acetato de chumbo deve ser pesada para se preparar 200 mL de uma solução 50,00 mg/mL? 7) Em que volume deve-se dissolver 30,80 g de MgSO4.7H2O para se preparar uma solução 0,250 mol/L? 8) Quantos gramas de alúmen de potássio (K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O) se deve tomar para preparar 50,00 mL de uma solução 0,100 mol/L: a) Quando esta for usada pelo seu conteúdo em potássio? b) Quando for usada pelo seu conteúdo em alumínio? c) Quando esta for usada pelo seu conteúdo em sulfato? 9) Que massa de Fe2(SO4)3 deve ser pesada para se preparar 200,0 mL de uma solução 0,0100 mol/L? Qual concentração molar do íon Fe 3+ nesta solução? 10) Na solução do problema anterior, qual a concentração do íon Fe3+ em mg/mL? 11) Prepara-se uma solução de nitrato de cobre (II) dissolvendo-se 754 mg deste sal em 200,0 mL de solução. Qual a sua concentração molar? Qual a concentração molar do íon Cu 2+ ? 12) Na solução do problema anterior, qual a concentração do íon Cu2+ em mg/mL? 13) Considere uma solução de Ni2+ cuja concentração é de 50,00 mg/mL. Para se preparar uma solução de Ni 2+ 5 mg/mL, quantas vezes deve-se diluir a primeira solução. Que volume da primeira solução deve ser pipetado para se preparar 100,0 mL da segunda? 14) Considere uma solução de Ca2+ 1000 mg/mL. Que volume desta solução deve ser tomado para se preparar 250,0 mL de outra solução cuja concentração é 100 mg/mL? 15) A solução do problema anterior (100 mg/mL) é utilizada para preparar outras quatro soluções com as seguintes concentrações: 5,00; 10,00; 20,00 e 50,00 mg/mL. Que volumes devem ser tomados se se deseja preparar 50,00 mL de cada uma? 16) Que volume de solução de ácido clorídrico concentrado (36% p/p; = 1,15 g/cm3) deve ser tomado para se preparar 500,0 mL de solução 0,200 mol/L? 17) Qual a concentração (em mol/L) da solução concentrada do ácido do problema anterior? 18) Ácido sulfúrico concentrado é vendido comercialmente com a concentração de 98% p/p e densidade de 1,838 g/cm 3 . Calcule a sua concentração (em mol/L). Quantas vezes deve-se diluir esta solução para preparar outra de concentração 0,50 mol/L? 19) Qual a concentração (em mol/L) de uma solução de cloreto de sódio 5% p/v? 20) Prepara-se uma solução de brometo de potássio dissolvendo 9,79 g e completando o volume para 500,0 mL. Calcule a concentração em % p/v e a concentração em mol/L da solução. 21) Aquecendo-se prolongadamente 6,44 g de sulfato de sódio hidratado consegue-se eliminar toda a água de cristalização de acordo com a reação: Na2SO4.xH2O Na2SO4 + xH2O Obteve-se 2,84 g do sulfato de sódio anidro. Calcule a porcentagem de água no composto inicial e a fórmula do composto. 22) Calcule o volume de CO2 que pode ser produzido nas CNTP a partir de 150 g de CaCO3. 23) Na reação de 15,7 L (CNTP) de dióxido de carbono com hidróxido de sódio, bicarbonato de sódio é produzido. Calcule a massa de hidróxido de sódio necessária à reação e a massa de bicarbonato de sódio formada. 24) Sabendo que a porcentagem de O2 no ar é 20% v/v, calcule o volume de ar (CNTP) necessário para transformar 80 g de SO2 em SO3. 8 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 25) Quantos gramas de sulfato de alumínio pode-se obter fazendo reagir 0,05 mol de hidróxido de alumínio com ácido sulfúrico? 26) Com quantas moléculas de água se cristaliza o sulfato ferroso se este perde 45,3% de água de cristalização? 27) Qual a massa máxima que se pode obter de gás clorídrico a partir de uma mistura de 3,00 g de H2 e 53,3 g de Cl2? 28) Certa massa de alumínio é oxidada a óxido de alumínio. Este último, por tratamento com ácido sulfúrico, produz 80,0 g de sulfato de alumínio. Qual a massa inicial de alumínio? 29) Quantos gramas de sulfato de alumínio são necessários para, em uma reação com excesso de Ca(OH)2, produzir uma quantidade de óxido de alumínio suficiente para reagir com 10 litros de ácido clorídrico nas CNTP, produzindo cloreto de alumínio? 30) O hidrogênio obtido pela reação do ácido sulfúrico sobre 10,00 g de zinco metálico passa através de um tubo contendo 50,00 g de óxido cúprico aquecido ao rubro, formando água que se evapora. Calcule o peso do resíduo obtido. 31) Quantos litros (CNTP) de amônia são obtidos com o tratamento de 8,73 g de sulfato de amônio, cujo grau de pureza é 90%, com excesso de hidróxido de sódio? 32) Deseja-se obter 180 litros de dióxido de carbono medidos nas CNTP pela calcinação de carbonato de cálcio com 85% de pureza. Qual a massa necessária do sal? 33) No processo de purificação do níquel, o metal impuro é tratado com CO e o produto formado é decomposto segundo a equação abaixo. Calcule o volume de CO (CNTP) necessário para purificar 0,500 g de níquel contendo 25% de impurezas inertes (rendimento da reação de 100%). Ni + 4CO [Ni(CO)4] 34) Calcule a porcentagem de cloro (Cl) existente no agente clorante para água de piscina tricloro-s- triazina (C3Cl3N3) cujo grau de pureza é 99,4%. 35) Um fertilizante vendido com 8-8-8 significa que ele contém 8% de nitrogênio, 8% de pentóxido de fósforo e 8% de óxido de potássio. Calcule a porcentagem de fósforo (P) e potássio (K) neste fertilizante. 2.3.2 Estatística 1) Quantos algarismos significativos possuem cada um dos seguintes números: a) 200,06 b) 6,03 x 10 -4 c) 0,035 d) 0,2100 e) 1,9340 f) 0,6587 2) Calcule a massa molar do nitrato de lítio, considerando o número apropriado de algarismos significativos. 3) Calcule, com o número apropriado de algarismos significativos, a concentração em mol/L de uma solução padrão de iodato de potássio, preparada dissolvendo-se 0,2222 g de KIO3 em água, transferindo a solução para um balão volumétrico de 50,0 mL e completando o volume. 4) Calcule a média e o desvio padrão dos seguintes resultados de teor de cromo em uma amostra de itabirito: 823; 783, 834 e 855 mg/kg. 5) Considere os seguintes resultados de análise: 116; 98; 114; 107; 108 g/L. Calcule a média, o desvio padrão e o intervalo de confiança com 95% de probabilidade. 6) Qual é o significado do intervalo de confiança? 7) O teor de Ca de uma amostra foi determinado cinco vezes por dois métodos diferentes. Diga se os resultados produzidos são diferentes com 5% de significância. Método A: 0,0271; 0,0282; 0,0279; 0,0271 e 0,0275 % Método B: 0,0271; 0,0268; 0,0263; 0,0274 e 0,0229 % 8) O teor de urina de um indivíduo foi determinado em dois dias diferentes, tendo sido obtidos os resultados abaixo. Digase os resultados diferem entre si com 95% de probabilidade. Dia 1: X1 = 238 mg/L; s = 8 mg/L; n = 4 Dia 2: X2 = 255 mg/L; s = 10 mg/L; n = 5 9) As concentrações abaixo foram obtidas ao se padronizar uma solução. Diga se algum dos valores pode ser desprezado devido a erros acidentais. 0,1067; 0,1071; 0,1066 e 0,1050 mol/L. Considerar 90% de confiança. 10) Na tentativa de decidir se um instrumento já bastante usado deveria ser retirado de operação, o diretor de um laboratório pediu a um dos técnicos que determinasse o teor de cortisona de uma amostra usando o mesmo procedimento, mas fazendo a medida final nos dois instrumentos. Obtiveram-se, então, os dados abaixo. Diga se há diferença significativa (com 95% de probabilidade) entre as precisões dos dois equipamentos. Equipamento Antigo: 12,7; 12,3; 12,4; 12,0; 11,9% Equipamento Novo: 12,3; 12,3; 12,5; 12,0; 12,6% 9 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 11) Um grupo de sete estudantes analisou uma mesma solução de HCl utilizando indicadores diferentes para sinalizar o ponto final da titulação. Foram obtidos os seguintes resultados: Azul de bromotimol: CHCl = 0,0961 mol/L; s = 0,002 mol/L Vermelho de metila: CHCl = 0,0872 mol/L; s = 0,001 mol/L Verde de bromocresol: CHCl = 0,0861 mol/L; s = 0,001 mol/L Diga se há diferença (com 5% de significância) entre os resultados obtidos com os diversos indicadores. Sugestão: compare os resultados dois a dois. 12) Um navio contendo um carregamento de cobre de uma mina no Chile foi negociado por um beneficiador. O certificado de análise obtido no momento em que o navio era carregado mostrou que o teor de cobre era de 14,66% com um desvio padrão de 0,07% para cinco medições. Quando o navio chegou à refinaria da empresa beneficiadora, o material foi analisado obtendo-se os resultados a seguir. O carregamento deve ser aceito considerando 95% de confiança? Resultados: 14,58; 14,61; 14,69 e 14,64. 13) Uma análise de latão, envolvendo dez determinações, resultou nos seguintes valores porcentuais de cobre: 15,42; 15,51; 15,52; 15,53; 15,68; 15,52; 15,56; 15,53; 15,54; 15,56. Determinar quais resultados requerem rejeição, com 90% de probabilidade. 14) Utilizando o teste Q, decida se o menor número da série: 116,0; 97,9; 114,2; 106,8 e 108,3, deve ser descartado. Depois, calcule a média aritmética, o desvio padrão e o intervalo de 90% de confiança para a média aritmética. 15) Um analista trabalhando em um laboratório hospitalar obteve os seguintes dados para o teor de ácido úrico em soro sanguíneo: 4,63; 4,58; 4,82; 4,31; 4,67 e 4,60 mg/100 mL. Qual o valor da média. Use o teste de confiança com 95% para testar qualquer valor duvidoso. 16) A dureza da água foi determinada em várias alíquotas da mesma amostra obtendo-se os seguintes resultados: 102,2; 102,8; 103,1 e 102,3 ppm de CaCO3. Calcule a média e o desvio padrão. 10 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Capítulo 3 - Análise Gravimétrica A gravimetria é um método analítico que tem como objetivo a determinação da quantidade de uma substância em uma amostra. A análise gravimétrica consiste em uma sequência de procedimentos que permitem isolar a substância em questão em seu estado puro ou como um derivado que pode ser pesado. Grande parte das determinações refere-se à transformação do elemento a ser determinado em um composto que possa ser facilmente convertido em uma forma adequada de pesagem. Essa técnica apresenta vantagens como facilidade da execução dos procedimentos laboratoriais, simplicidade e baixo custo dos materiais utilizados. A maior desvantagem é o longo tempo de execução. Além disso, o grande número de operações realizadas pode levar a uma série de erros cumulativos, devido a falhas na execução ou a elementos interferentes presentes na amostra original. Outra desvantagem é o fato do método não ter sensibilidade para microconstituintes na amostra (na ordem de ppm ou ppb). Através da gravimetria é possível, por exemplo, determinar a quantidade de cloreto em uma solução aquosa de NaCl. Ao adicionar a essa solução uma quantidade apropriada de nitrato de prata, ocorre a precipitação do cloreto na forma de cloreto de prata (AgCl). Através da massa desse precipitado, puro e seco, pode-se calcular a quantidade de NaCl na solução inicial. Outras situações em que a gravimetria é utilizada são na determinação de metais em amostras de solo, minérios, resíduos industriais e em alimentos; determinação de cálcio em águas naturais; análise de cinzas de vegetais; pureza do calcário e na determinação de umidade em alimentos. 3.1 Práticas Prática n o 1: Determinação de níquel com dimetilglioxima Introdução A dimetilglioxima [(CH3-CNOH-OHNC-CH3)] é utilizada em solução alcoólica (etanol) a 1%. Ela forma com o cátion Ni 2+ um complexo insolúvel em água, de cor vermelho-rosada, cuja fórmula é Ni(C4H7O2N2)2, em um intervalo de pH entre 5 e 9. Ajusta-se o pH entre 2 e 3, onde nenhuma precipitação ocorre e a seguir aumenta-se gradualmente o pH para se obter uma precipitação lenta e homogênea. O precipitado, após ser filtrado e lavado, é seco entre 110 a 120 0 C e posteriormente pesado. Usa-se, na precipitação, ligeiro excesso do reagente. Um grande excesso poderia precipitar a própria dimetilglioxima, que é pouco solúvel em água. Poderia até mesmo, pelo aumento da quantidade de álcool na mistura álcool- água, solubilizar o precipitado, que é solúvel em álcool. As interferências de Fe 3+ , Al 3+ e Bi 3+ são evitadas por adição de ácido tartárico ou ácido cítrico. A interferência de Fe 2+ é bloqueada oxidando-o a Fe 3+ e adicionando um dos ácidos citados. Os sais de Co 2+ , Zn 2+ e Cu 2+ , quando presentes em concentrações elevadas, retardam a precipitação do cátion níquel. Evita-se essa interferência com adição de cloreto de amônio. Os sais de paládio, Pd 2+ , com a dimetilglioxima em solução ácida diluída, clorídrica ou sulfúrica, resultam em um precipitado amarelo de Pd(C4H7O2N2)2. Procedimentos Pesar aproximadamente (mas exatamente!) 0,5 g da amostra. Transferir para um béquer de 400 mL, adicionar 50 mL de HCl 1:1 e aquecer até completa dissolução da amostra. Caso a amostra se encontre na forma de limalha muito grossa, usar 25 mL de HCl concentrado. Adicione, com cuidado, 10 mL de ácido nítrico 1:1. Ferva durante alguns minutos para expelir os vapores nitrosos. Dilua até cerca de 200 mL, adicione cerca de 7 g de ácido tartárico e agite até dissolvê-lo completamente. Neutralize com amônia concentrada e acrescente mais 1 mL em excesso. Havendo resíduo, filtre usando papel de filtro e lave o mesmo com água quente por três vezes, no mínimo. Adicione HCl 6 mol/L até tornar a solução ligeiramente ácida. Aqueça-a até 80 0 C e, então, adicione 20 mL da solução alcoólica de dimetilglioxima 1%. Acrescente amônia 6 mol/L até a solução tornar-se amoniacal (cheiro de amônia) e deixe o precipitado formado decantar por cerca de 15 minutos. Filtre, utilizando um filtro de vidro, previamente seco e pesado até peso constante. Verifique no filtrado se a filtração foi completa, adicionando a ele gotas da solução de dimetilglioxima. Lave o precipitado com água quente, até as águas de lavagem não darem mais reação de cloreto (reação com nitrato de prata, após acidular com ácido nítrico). Seque durante 30 minutos, entre 110 e 120 0 C. Deixe esfriar (15 minutos) no dessecador e pese o precipitado de Ni(C4H7O2N2)2 obtido. Calcule a percentagem de Ni na amostra. Questões 1) Uma amostra de alúmen de potássio [K2Al2(SO4)4.24H2O] foidissolvida em água e o alumínio precipitado com NH3. Este precipitado foi calcinado formando o Al2O3. Se uma amostra de alúmem, pesando 2,145 g, dá origem a 0,2280 g do Al2O3, qual a porcentagem de Al na amostra original? 11 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 2) O conteúdo de ferro de um minério deverá ser determinado por gravimetria pesando-o como óxido de ferro (III). Os resultados devem ser obtidos com quatro algarismos significativos. Se a proporção de ferro no minério varia entre 11 e 15%, qual deve ser o mínimo de amostra que deve ser tomada para que sejam obtidos 100,0 mg de precipitado? 12 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Capítulo 4 - Análise Titulométrica A análise titulométrica consiste na determinação da concentração de um analito em uma solução (titulado), utilizando uma solução de concentração conhecida (titulante). Essa solução é denominada solução-padrão. A partir da quantidade de titulante utilizada, das massas moleculares dos compostos que reagem e da estequiometria da reação, a concentração do analito é calculada. O ponto de equivalência (PE) de uma titulação é o momento em que a reação alcança o equilíbrio químico. Para a determinação do PE, pode ser utilizado um composto auxiliar que apresente uma variação visível em torno desse ponto. Em procedimentos titulométricos, alguns parâmetros devem ser seguidos. A reação entre o analito e o reagente titulante deve ser descrita por uma única equação bem definida, ocorrer de forma rápida e processar-se de forma completa. Além disso, o sistema deve oferecer um meio satisfatório para a sinalização do PE. As concentrações das soluções padrões devem ser dadas com alto grau de exatidão. A preparação de uma solução padrão requer, direta ou indiretamente, o uso de um reagente quimicamente puro e com concentração conhecida – padrão primário. A solução de um reagente padrão primário é preparada através de uma massa definida do padrão dissolvida em um volume conhecido de um solvente adequado. Essas soluções devem ser convenientemente conservadas, de maneira a manterem suas concentrações inalteradas tanto tempo quanto possível. Quando o reagente não é um padrão primário, prepara-se uma solução de concentração aproximada, que é padronizada posteriormente através de uma titulação, utilizando-se um reagente padrão primário ou uma solução já padronizada. Os métodos titulométricos podem ser classificados de acordo com a natureza das reações: titulometria de neutralização; titulometria de precipitação; titulometria de complexação e titulometria de redox. 4.1 Titulometria de neutralização A titulação de neutralização envolve a determinação da concentração de um analito ácido ou básico em uma solução. Para tanto, utilizam-se soluções-padrão de bases ou ácidos, de acordo com a característica da substância analisada. À medida que o titulante é adicionado, os íons H3O + ou OH - da solução são consumidos, segundo a reação: H3O + + OH - H2O A representação gráfica que exprime os valores de pH da solução em função do volume do titulante adicionado é chamada de curva de titulação. A obtenção dos dados para a construção de tais curvas pode ser feita calculando-se teoricamente o pH da solução após cada adição do titulante. O pH sofre uma variação brusca nas imediações do PE, o que é de grande importância na localização do ponto final (PF) da titulação. O PE de uma titulação é calculado de acordo com a estequiometria da solução e o PF é determinado experimentalmente, por exemplo, com a mudança de coloração do indicador. Nesse caso, usam-se indicadores ácido-base que sofrem mudanças de cor visíveis no intervalo de variação brusca do pH da solução A maior ou menor intensidade de variação de pH próximo a esse ponto depende da concentração das espécies titulante e titulada e das constantes de ionização, no caso de analitos que são ácidos ou bases fracos. Na maioria dos casos, na titulação de neutralização utilizam- se macro quantidades, mas, em alguns casos pode ser aplicada como técnica microanalítica. A exatidão das análises titulométricas, quando utilizadas em macro quantidades, chega a 0,1%, o que é quimicamente um bom resultado. 13 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 4.1.1 Práticas Prática n o 2: Preparação de soluções tampão, calibração de eletrodos e medições de pH Introdução A medição de pH utilizando eletrodos indicadores de pH envolve, inicialmente, a sua calibração. Para isso são necessárias soluções tampão com pH conhecido. Esses podem ser adquiridos no comércio ou então preparados no próprio laboratório, conforme procedimentos bem conhecidos. Nesse caso devem-se utilizar reagentes de alta pureza (PA) e água bidestilada. Além de todos esses cuidados, convém atentar para aqueles que são requeridos na conservação e manuseio de cada uma dessas soluções. Procedimentos Preparação de tampões Tampão pH 4,01: Pesar 0,5060 g de biftalato de potássio, previamente seco a 110 0 C durante 1 hora, dissolver em cerca de 10 mL de água e diluir para 50,00 mL de solução. Colocar em frasco de vidro (este tampão precisa ser conservado na geladeira e deve ser desprezado quando aparecer evidência de crescimento de fungos no seu interior). Tampão pH 6,87: Pesar 0,3530 g de Na2HPO4, e 0,3390 g de KH2PO4, previamente secos a 120 0 C durante 2 horas, dissolvê-los em cerca de 10 mL de água e diluir para 100,00 mL de solução. Conservar em geladeira. Tampão pH 9,18: Pesar 0,3800 g de bórax (Na2B4O7.10H2O), dissolver em cerca de 10 mL de água e diluir para 100,00 mL de solução (este tampão absorve gás carbônico da atmosfera, por isso sua conservação é difícil. É melhor prepará-lo no momento do uso). Calibração de Eletrodos Proceda conforme indicado no manual do equipamento que estiver sendo utilizado. Medições de pH Uma vez calibrados os eletrodos, leia o pH das seguintes soluções: NaCl, NaOAc, NH4Cl, HCl, HOAc, NH3, NaOH todas na concentração de 0,10 mol/L. A partir destas soluções, prepare 50,00 mL de soluções na concentração de 0,002 mol/L. Meça o seu pH. Questões 1) Calcule teoricamente os valores de pH de todas estas soluções e compare com os valores experimentais. Explique as eventuais diferenças. 2) O pH de uma solução de ácido acético é 3,29. Calcule a concentração desta solução e o percentual de dissociação do ácido. 14 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática n o 3: Indicadores ácido/base Introdução Eletrólitos fracos dissociam-se parcialmente quando puros ou dissolvidos em líquidos de elevada constante dielétrica, como a água (D = 80). A água pura é um bom exemplo de eletrólito fraco e a equação química que representa a sua dissociação iônica: 2 H2O H3O + (aq) + OH - (aq) (equação 1a) cuja forma simplificada pode ser indicada: H2O H + (aq) + OH - (aq) (equação 1b) Na água pura e neutra, a 25 ºC tem-se que: [H + ]eq = [OH - ]eq = 1,0 x 10 -7 mol.L -1 ou Sabendo-se que -log [H + ] = pH e – log [OH-] = pOH, tem-se: pH = pOH = 7 Muitos ácidos e bases, além de outros compostos, classificam-se como eletrólitos fracos porque se dissociam parcialmente em íons quando dissolvidos emágua. Constitui exemplo o ácido acético: CH3COOH + H2O H3O + + CH3COO - (aq) (equação 2a) cuja equação simplificada de dissociação é: CH3COOH(aq) H + + CH3COO - (aq) (equação 2b) A 25 ºC e para uma solução 1,0 mol.L -1 de ácido acético tem-se: [H + ] = [CH3COO - ] = 4,18 × 10 -5 mol.L -1 Dois aspectos devem ser ressaltados no que diz respeito às concentrações dos íons na solução aquosa do exemplo considerado: a) A concentração total do íon hidrônio, [H3O + ], soma das contribuições desse íon proveniente das duas reações de dissociação (água e ácido acético), é na prática determinada pelo equilíbrio (equações 2) que apresenta um valor maior de constante de equilíbrio. b) O aumento da concentração do íon hidrônio, [H3O + ], provocado pela dissociação do ácido acético, CH3COOH, produz um deslocamento no equilíbrio da água (equações 1); em consequência, a concentração no equilíbrio do íon hidroxila, [OH - ] é menor que 1,0 × 10 -7 mol.L -1 e o pH da solução é menor que 7,0. O deslocamento de equilíbrio e a consequente redução da concentração do íon acima mencionado constituem o chamado efeito do íon comum. O equilíbrio do ácido acético: CH3COOH(aq) H + + CH3COO - (aq) (equação 2b) pode ser afetado: Pelo acréscimo de um ácido mais forte. Se à solução 1,0 mol.L-1 de ácido acético for acrescentada uma concentração equivalente de ácido clorídrico, o equilíbrio (eq. 2) é afetado de maneira importante e a concentração do equilíbrio do íon H + é na pratica determinada pelo eletrólito forte, HCl, e se verifica uma diminuição sensível do pH do meio. Pelo aumento da concentração de íon acetato, CH3COO - , pelo acréscimo de acetato de sódio à solução de ácido acético. Como a acetato de sódio é um eletrólito forte, sua dissociação em água é total, e, portanto, teremos uma elevada concentração de íons acetato na solução. O equilíbrio (equação 2) é afetado de modo a ter um deslocamento no sentido da formação de CH3COOH, e essa dissociação torna-se desprezível. Soluções deste tipo, onde dois eletrólitos (e.g. acetato de sódio e ácido acético) têm concentrações elevadas e de mesma grandeza, apresentam um determinado pH e são denominadas soluções tampão. As soluções tampão apresentam uma propriedade notável, elas são capazes de neutralizar soluções alcalinas ou ácidas com bastante eficiência de tal modo que o seu pH praticamente não se altera. Por exemplo, se numa solução tampão (ácido acético – acetato de sódio) adicionarmos: íons H+, teremos a seguinte reação: CH3COO - + H + CH3COOH Os íons H + reagem com o íon acetato formando a molécula de ácido acético, anulando o possível efeito do íon H + . íons OH-, teremos a seguinte reação: CH3COOH + OH - CH3COO - + H2O Os íons OH - reagem com ácido acético formando a molécula de água e íon acetato, anulando o possível efeito do íon OH - . Esta dupla ação caracteriza o efeito tampão da solução. Na Tabela 3.1 encontram-se descritos os indicadores ácido–base que serão utilizados no experimento, os intervalos de pH onde ocorrem as mudanças da cor do indicador e as cores características em cada pH. Observa-se que com apenas quatro indicadores é possível avaliar o pH de uma extensa faixa de concentração hidrogeniônica (1,0 × 10 -2 a 1,0 × 10 -10 mol.L -1 ). 15 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Tabela 3.1. Intervalos de pH onde ocorrem as mudanças de cor e coloração das soluções com alguns indicadores ácido-base Indicador Valores de pH Alaranjado de metila 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3,1 4,4 Vermelho ::::::::::: amarelo Vermelho de metila 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4,2 6,3 Vermelho ::::::::::::::::::::: amarelo Azul de bromo- timol 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6,0 7,6 amarelo ::::::::::::: azul Fenolfta- leína 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8,3 10,0 incolor :::::::::::::::::: róseo Objetivos 1. Estimar o pH de água destilada e de soluções aquosas usando indicadores ácido-base. 2. Diferenciar o comportamento de uma solução tampão. Procedimentos Avaliação do pH da água destilada 1. Em um erlenmeyer de 125 mL coloque 50 mL de água destilada e adicione 2 a 3 gotas do indicador AZUL DE BROMOTIMOL. Agite e anote a cor da solução na Tabela 3.2. 2. Em seguida adicione gota a gota uma solução 0,1 mol.L -1 de hidróxido de sódio, NaOH, até ocorrer mudança de cor. Agite e anote a cor da solução na Tabela 3.2. 3. Coloque a ponta de uma pipeta no interior da solução e assopre (borbulhando dióxido de carbono) até mudar de cor. Agite e anote a cor da solução na Tabela 3.2. Tabela 3.2. Cor do indicador azul de bromotimol e pH estimado da água destilada Condição Cor pH estimado 1 2 3 Escreva as equações químicas das reações químicas que ocorreram em 2 e 3. Avaliação de pH de soluções aquosas No suporte para tubos de ensaio contém 9 tubos numerados. Coloque os volumes indicados das soluções e 4 gotas de indicador, como descrito na Tabela 3.3. Anote a cor de cada solução. Tabela 3.3. Cores das soluções em diferentes indicadores e avaliação do pH da solução Tubo Volume / mL Indicador (4 gotas) Cor da solução pH Faixa mais provável de pH Ácido acético Acetato de sódio Água 1 2 ------ 2 Alaranjado de metila 2 2 ------ 2 Azul de bromotimol 3 2 ------ 2 Fenolftaleína 4 ------ 2 2 Vermelho de metila 5 ------ 2 2 Azul de bromotimol 6 ------ 2 2 Fenolftaleína 7 2 2 ---- Alaranjado de metila 8 2 2 ---- Azul de bromotimol 9 2 2 ---- Fenolftaleína Avaliação do efeito tamponante das soluções aquosas O suporte para tubos de ensaio contém tubos de ensaio numerados de 10 a 13. 16 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Coloque os volumes indicados das soluções e 4 gotas de indicador como descrito na Tabela 3.4 (condição inicial) e anote a cor de cada solução. Nos tubos 10 e 11 adicione 10 gotas da solução 0,1 mol.L -1 de HCl (condição final) e anote a cor. Nos tubos 12 e 13 adicione 10 gotas da solução 0,1 mol.L -1 de NaOH (condição final) e anote a cor. Tabela 3.4. Efeito da adição de ácido ou base em solução tampão e em água pura Tubo Volume / mL Indicador (4 gotas) Condição Cor da solução pH mais provável da solução Acido acético Acetato de sódio Água 10 2 2 ---- Alaranjado de metila Inicial Adicione 0,5 mL de HCl Final 11 ------ ------ 4 Alaranjado de metila Inicial Adicione 0,5 mL de HCl Final 12 2 2 ---- Fenolftaleína Inicial Adicione 0,5 mL de NaOH Final 13 ---- ---- 4 Fenolftaleína Inicial Adicione 0,5 mL de NaOH Final 17 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática n o 4: Titulação potenciométrica de ácido forte Introdução As titulações de ácidos e/ou bases fortes são realizadas com soluções padronizadas de bases ou ácidos fortes, respectivamente, e constituem os casos mais simples das titulações de neutralização.Nessa aula, vamos inspecionar as curvas de titulação de um ácido forte com uma base forte. Procedimentos Titulação de HCl ~ 0,10 mol/L - Titulação com indicador: Pipete uma alíquota de 15,00 mL do HCl, transfira para erlenmeyer de 250 mL e titule com uma solução padrão de NaOH 0,1 mol/L usando fenolftaleína (faixa de viragem 8,3-10) como indicador. Calcule a concentração molar do ácido clorídrico. Calcule também o volume de equivalência do NaOH para neutralização de 40,00 mL do HCl. Repita o experimento usando alaranjado de metila (faixa de viragem 3,1-4,4) e azul de bromotimol (faixa de viragem 6,2-7,6). Compare as concentrações molares do HCl obtidas com os três indicadores. Utilizando uma bureta transfira 40,00 mL da solução de HCl ~0,1 mol/L para um béquer de 150 cm 3 . Introduza o eletrodo medidor de pH nessa solução de modo que o bulbo fique completamente imerso na solução sem encostar no fundo para evitar que seja tocado pela barra do agitador magnético. Utilizando uma bureta introduza volumes da solução de NaOH padrão que correspondam aos percentuais do volume de equivalência listados na Tabela 4.1, e anote os valores de pH resultantes. Lance os valores em um gráfico e determine o valor do volume de equivalência. Compare este valor com o obtido na titulação com indicador. Tabela 4.1. Titulação de ácido clorídrico ~0,1 mol/L com NaOH ~0,1 mol/L V (%) V (mL) pH V (%) V (mL) pH 0 98 10 99 30 100 50 101 70 103 90 105 95 110 96 120 Cálculos: - calcular o pH teórico no ponto de equivalencia; - determinar graficamente o pH do ponto de equivalência; - explicar porque os 3 indicadores fornecem resultados similares, apesar de as regiões de viragem serem totalmente diferentes; - calcular teoricamente os valores de pH de todas as soluções da Tabela 4.1 e compare com os valores experimentais. Explique as eventuais diferenças. Questão 1) O proprietário de uma firma de suprimentos para piscinas recebeu uma oferta de um vendedor de ácido muriático (HCl) que lhe pareceu excepcional. Esta solução normalmente tem 31,25% p/p deste composto, mas o proprietário ficou desconfiado da oferta e decidiu analisar uma amostra antes de comprar o produto. Um analista que fez a análise para ele determinou a densidade da solução como sendo 1,367 g/mL. Retirou uma alíquota de 5,00 mL e diluiu-a para 250,0 mL. Uma alíquota de 50,00 mL desta solução foi titulada com NaOH 0,300 mol/L consumindo 22,50 mL na titulação com fenolftaleína. Calcule a porcentagem de HCl na amostra original e diga se o dono da firma de suprimento para piscinas deve comprar ou não o produto que lhe está sendo oferecido. 18 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 19 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática n o 5: Titulação potenciométrica de ácido fraco e de base fraca Introdução As titulações de ácidos ou bases fracos são realizadas com soluções padronizadas de bases ou ácidos fortes, respectivamente. Nessa aula, vamos inspecionar as curvas de titulação do ácido acético com NaOH e da amônia com HCl. Procedimentos Titulação de CH3COOH ~ 0,10 mol/L - Titulação com indicador: Pipete uma alíquota de 15,00 mL de CH3COOH, transfira para erlenmeyer de 250 mL e titule com uma solução padrão de NaOH ~~ 0,1 mol/L usando fenolftaleína como indicador. Calcule a concentração molar do ácido acético. Calcule também o volume de equivalência do NaOH para neutralização de 40,00 mL do ácido acético. Repita o experimento usando alaranjado de metila (faixa de viragem 3,1-4,4) e azul de bromotimol (faixa de viragem 6,2-7,6). Compare as concentrações molares do ácido acético obtidas com os três indicadores. - Titulação potenciométrica: Utilizando uma bureta transfira 40,00 mL da solução de CH3COOH e transfira para um béquer de 150 cm 3 . Introduza o eletrodo medidor de pH nessa solução de modo que o bulbo fique completamente imerso na solução sem encostar no fundo para evitar que seja tocado pela barra do agitador magnético. Utilizando uma bureta introduza volumes da solução de NaOH padrão que correspondam aos percentuais do volume de equivalência listados na Tabela 5.1, e anote os valores de pH resultantes. Lance os valores em um gráfico e determine o valor do volume de equivalência. Compare este valor com o obtido na titulação com indicador. Explique eventuais diferenças existentes. Para melhor definição do ponto final da titulação, faça a derivada primeira da curva de titulação. Determine também o valor de pKa do ácido acético, que é igual ao pH correspondente a 50% do volume de equivalência. Calcule o pH desta solução e compare com o valor medido. Tabela 5.1. Titulação de ácido acético ~ 0,10 mol/L com NaOH ~0,1 mol/L. V (%) V (mL) pH V (%) V (mL) pH 0 98 10 99 30 100 50 101 70 103 90 105 95 110 96 120 Titulação de NH4OH ~ 0,10 mol/L - Titulação com indicador: Pipete uma alíquota de 15,00 mL de NH4OH ~0,1 mol/L, transfira para erlenmeyer de 250 mL e titule com uma solução padrão de HCl 0,1 mol/L usando fenolftaleína como indicador. Calcule a concentração molar da amônia. Calcule também o volume de equivalência do HCl para neutralização de 40,00 mL do NH4OH . Repita o experimento usando alaranjado de metila (faixa de viragem 3,1-4,4) e azul de bromotimol (faixa de viragem 6,2-7,6). Compare as concentrações molares da amônea obtidas com os três indicadores. Utilizando uma bureta transfira 40,00 mL da solução de NH4OH e transfira para um béquer de 150 cm 3 . Introduza o eletrodo medidor de pH nessa solução de modo que o bulbo fique completamente imerso na solução sem encostar no fundo para evitar que seja tocado pela barra do agitador magnético. Utilizando uma bureta introduza volumes da solução de HCl padrão que correspondam aos percentuais do volume de equivalência listados na Tabela 5.2, e anote os valores de pH resultantes. Lance os valores em um gráfico e determine o valor do volume de equivalência. Compare este valor com o obtido na titulação com indicador. Para melhor definição do ponto final da titulação, faça a derivada primeira da curva de titulação. Determine também o valor de pKb da amônia, que é igual ao pH correspondente a 50% do volume de equivalência. Calcule o pH desta solução e compare com o valor medido. 20 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Tabela 5.2. Titulação de amônia 0,10 mol/L com HCl V (%) V (mL) pH V (%) V (mL) pH 0 98 10 99 30 100 50 101 70 103 90 105 95 110 96 120 Cálculos: - calcular o pH teórico no ponto de equivalência das titulações de ácido acético e de amônia; - determinar graficamente o pH do ponto de equivalência das duas titulações potenciométricas; - Analise os valores das concentrações de ácido acético e de amônia obtidas com os três indicadores; - calcular teoricamente os valores de pH de todas as soluções das Tabela 5.1 e 5.2 e compare com os valores experimentais. Explique as eventuais diferenças. 21 C A DE R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática n o 6: Titulação potenciométrica de ácidos polipróticos Introdução Vamos inspecionar as curvas de titulação de dois ácidos tripróticos: ácido cítrico e ácido fosfórico. Através da observação das inflexões das curvas determinaremos os valores de pKa para um destes ácidos. As inflexões da curva para o H3PO4 possibilitam a determinação dos seus valores de pK. Essa determinação é realizada com duas titulações consecutivas, utilizando uma solução padronizada de NaOH. A primeira titulação utiliza vermelho de metila como indicador e, a segunda, timolftaleína. São as seguintes as reações observadas em cada uma das titulações: Tabela 6.1. Titulação do H3PO4 H3PO4 + OH - ↔ H2PO4 - + H2O Titulação na presença de vermelho de metila H2PO4 - + OH - HPO4 2- + H2O Titulação na presença de timolftaleína Podemos ainda obter a curva de titulação potenciometricamente pela inspeção do pH do meio em função do volume de titulante adicionado. Procedimentos Ácido Cítrico (C6H8O7) ~ 0,10 M - Titulação com indicador: Pipete três alíquotas de 25,00 mL da amostra e transfira para erlenmeyer de 250 mL. Dilua com água destilada e adicione 2 gotas do indicador timolftaleína. Titule com solução padrão de NaOH ~ 0,2 mol/L, colocada numa bureta de 50 mL, até viragem de vermelho para amarelo. Calcule a concentração molar da solução de ácido cítrico. Calcule também o volume de equivalência do NaOH para neutralização total de 30,00 mL do ácido cítrico. Titulação potenciométrica: Utilizando uma bureta transfira 25,00 mL da solução de ácido cítrico ~ 0,1 mol/L para um béquer de 150 cm 3 . Dilua com água até cerca de 50 mL. Introduza o eletrodo medidor de pH nessa solução de modo que o bulbo fique completamente imerso na solução sem encostar no fundo para evitar que seja tocado pela barra do agitador magnético. Utilizando uma bureta introduza volumes da solução de NaOH padrão que correspondam aos percentuais do volume total de equivalência listados na Tabela 6.2, e anote os valores de pH resultantes. Lance os valores em um gráfico e determine o valor do volume de equivalência. Compare este valor com o obtido na titulação com indicador É possível determinar a concentração molar do ácido cítrico e os valores de pKa1, pKa2 e pKa3 pelas inflexões da curva Tabela 6.2. Titulação de ácido cítrico com NaOH ~ 0,20 mol/L. V (%) V (mL) pH V (%) V (mL) pH V (%) V (mL) pH 0 36 69 10 40 72 20 45 80 25 50 90 28 55 95 30 60 100 32 63 105 34 66 110 Ácido Fosfórico (H3PO4)~0,10 mol/L - Titulação com indicador: Pipete três alíquotas de 25 mL da amostra e transfira para erlenmeyer de 250 mL. Dilua com cerca de 75 mL de água destilada e adicione 2 gotas do indicador vermelho de metila e duas gotas de timolftaleína. Titule com solução padrão de NaOH ~0,1 mol/LK, colocada numa bureta de 50 mL, até viragem de vermelho para amarelo. Anote o volume V1. Prossiga a titulação até viragem de amarelo para verde. Anote o volume V2. Calcule a concentração molar da solução de ácido fósforico. Calcule também o volume de equivalência do NaOH para neutralização total de 30,00 mL do ácido fósfórico. Utilizando uma bureta transfira 25,00 mL da solução de ácido fósforico ~ 0,1 mol/L para um béquer de 150 cm 3 . Dilua com água até cerca de 50 mL. Introduza o eletrodo da mesma forma que no item anterior. Utilizando uma bureta introduza volumes da solução de NaOH padrão que correspondam aos percentuais do volume total de equivalência listados na Tabela 6.3, e anote os valores de pH resultantes. Lance os valores em um gráfico e determine o valor do volume de equivalência. Compare este valor com o obtido na titulação com indicador. 22 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A É possível determinar a concentração molar do ácido fósforico e os valores de pKa1, pKa2 e pKa3 pelas inflexões da curva Tabela 6.3. Titulação de ácido fosfórico com NaOH 0,20 mol/L. V (%) V (mL) pH V (%) V (mL) pH V (%) V (mL) pH 0 36 69 10 40 72 20 45 80 25 50 90 28 55 95 30 60 100 32 63 105 34 66 110 Questões 1) Uma solução de NaOH, cerca de 0,1 mol/L, deve ser padronizada mediante titulação do padrão primário ácido sulfâmico (NH2SO3H, um próton titulável). Que peso desse padrão deve ser tomado para que o volume de solução de NaOH a ser medido na bureta durante a titulação seja de aproximadamente 40 mL? 2) Uma amostra de dihidrogenofosfato de potássio, pesando 0,4920 g, foi titulada com NaOH 0,1120 mol/L. Após adição do indicador adequado procedeu-se a titulação e houve gasto de 25,6 mL. Considere a reação abaixo e calcule a percentagem de pureza do sal. H2PO4 - + OH - HPO4 2- + H2O 23 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática n o 7: Determinação da acidez do vinagre Introdução Como primeira aplicação da volumetria ácido-base, veremos a determinação da acidez do vinagre. O principal componente do vinagre é o ácido acético, resultante da oxidação do álcool etílico existente no vinho. Este ácido está presente no vinagre juntamente com outros (como o ácido tartárico) e sua acidez é expressa em termos de sua concentração (4 a 8% m/v de ácido acético). Procedimentos Preparo da solução de NaOH 0,1 mol/L O hidróxido de sódio não é um padrão primário porque quase sempre contém uma quantidade indeterminada de água e carbonato de sódio. Por esta razão é necessário o preparo de uma solução de concentração próxima àquela desejada para então determinar a sua concentração real, fazendo uso de titulações contra um padrão primário. Após esta determinação, a solução de NaOH é considerada um padrão secundário. Para preparar a solução de NaOH 0,1 mol/L, pesar aproximadamente 4,2 g de NaOH e dissolver em água previamente fervida e resfriada. Esta operação é necessária porque a água contém, geralmente, certa quantidade de CO2 dissolvida que é removida ao se processar a fervura por alguns minutos. A solução é então diluída até cerca de 1000,0 mL e armazenada em um frasco plástico de um litro. É importante se guardar este tipo de solução em frascos plásticos, pois as soluções fortemente alcalinas atacam lentamente os silicatos. Padronização Para a padronização da solução de NaOH usa-se o padrão primário ftalato ácido de potássio (MM = 204,22 g/mol) seco em estufa por 1-2 horas a 110 C. A equação abaixo representa a reação entre o NaOH e o ftalato ácido de potássio. Pesar (até 0,1 mg) três amostras contendo aproximadamente 1,5 mmol do sal ftalato ácido de potássio, transferir cada uma delas para um erlenmeyer de 250 mL, adicionar cerca de 50 mL de água destilada previamente fervida e resfriada. Agitar com cuidado até dissolução total da substância e titular as amostras com a solução de NaOH, usando duas gotas de fenolftaleína como indicador. O aparecimento de uma leve coloração rósea que persista por 30 segundos indica o PF. Com os dados de cada uma das três titulações, calcular a concentração em mol/L da solução de NaOH, a média dos três resultados, o desvio padrão dessa média e o seu intervalo com 95% de confiança. Determinação da acidez do vinagre Pipetar 10,00mL de uma amostra de vinagre, transferir para um balão volumétrico de 100,0 mL e completar o volume com água destilada. Pipetar três alíquotas de 25,00 mL dessa solução e transferir para erlenmeyers de 250 mL. Adicionar cerca de 40 mL de água destilada e três gotas de fenolftaleína. Titular com a solução de NaOH (previamente padronizada) até o aparecimento de uma leve coloração rósea que persista por 30 segundos. Calcular o resultado, expressando o teor de ácido acético em g/100 mL da amostra. Questões 1) Calcular o pH da solução no PE. 2) O farmacêutico responsável pelo laboratório de uma vinícola elaborou o seguinte roteiro para a análise da acidez de vinho branco: “Pipetar 25,00 mL da amostra e diluir para 100 mL com água destilada. Adicionar o indicador e titular com NaOH 0,0500 M, anotando o volume V gasto na titulação.” Calcular a acidez do vinho em termos de gramas de ácido tartárico (H2C4H4O6) por 100,0 mL de vinho através da fórmula: Acidez (%) = 0,015 x V (mL). Mostrar como esta fórmula foi obtida. COOH COOK + NaOH COONa COOK + H2O 24 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 25 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática n o 8: Determinação de misturas de bases e de ácidos Introdução Soda cáustica é o nome dado ao hidróxido de sódio encontrado no comércio, mas soda é sinônimo também de soluções aquosas de hidróxido de sódio. Essas soluções absorvem CO2 existente no ar e de sua interação com NaOH resulta que contêm, na realidade, uma mistura de hidróxido e carbonato de sódio, com tanto mais carbonato quanto mais tempo estiverem expostas ao ar. Procedimentos Solução de HCl~0,1 mol/L O ácido clorídrico concentrado também não é um padrão primário, de forma que é necessário padronizar soluções preparadas a partir de sua diluição. Sabe-se que HCl é um gás e que sua solução aquosa saturada, cuja densidade é 1,18 g/mL, possui cerca de 36,5% de HCl. Calcula-se que cerca de 9,0 mL dessa solução saturada devem ser tomados e diluídos para 1 litro para se obter uma solução de HCl aproximadamente 0,1 mol/L. Padronização O padrão primário tris (hidroximetil) aminometano [(HOCH2)3CNH2], conhecido como TRIS ou THAM, é uma base fraca (pKb = 5,925) e será utilizado para padronizar a solução de HCl. Para ser usado, o TRIS deve ser secado em estufa a 100-105 0 C por 1-2 horas. O PE numa titulação com HCl ocorre entre pH 4,5-5,0. Para a padronização, pesar (anotando até 0,1 mg) três ou mais amostras contendo aproximadamente 1,5 mmol de TRIS, previamente seco em estufa a 100-103 0 C durante 2 horas, transferir cada uma delas para um erlenmeyer de 250 mL, adicionar cerca de 100 mL de água destilada previamente fervida e resfriada. Agitar com cuidado até dissolução total da substância e titular as amostras com a solução de HCl, usando duas gotas de vermelho de metila como indicador. A mudança da coloração de amarelo para vermelho indica o PF. Com os dados de cada uma das três titulações calcular a concentração em mol/L da solução de HCl, a média dos três resultados, o desvio padrão dessa média e o seu intervalo com 95% de confiança. Determinação de uma mistura de hidroxila e carbonato em amostra de soda cáustica A determinação de uma mistura de OH - e CO3 2- é realizada com duas titulações consecutivas, utilizando uma solução padronizada de HCl. A primeira titulação utiliza timolftaleína como indicador e, a segunda, vermelho de metila. As reações observadas em cada uma das titulações estão descritas na Tabela 8.1. Tabela 8.1. Reações da titulação da mistura de bases e seus indicadores para respectivas titulações Reações Indicadores Intervalo de viragem OH - + H + H2O CO3 2- + H + HCO3 - Timolftaleína Timolftaleína 9,3 – 10,5 HCO3 - + H + H2CO3 H2O + CO2 Vermelho de metila 4,2 – 6,3 Os volumes do titulante obtidos em cada uma das titulações podem ser convenientemente utilizados para o cálculo do teor de cada uma das bases em uma amostra. Pipete uma alíquota de 10,0 mL da amostra e transfira para erlenmeyer de 250 mL. Dilua com água destilada e adicione 2 gotas de timolftaleína. Titule com solução de HCl recém-padronizada contida numa bureta de 50 mL, até viragem de azul para incolor. Anote o volume gasto (V1). Adicione, na solução que está sendo titulada, 2 gotas de vermelho de metila. Continue titulando (não há necessidade de reabastecer a bureta) até observar a viragem do indicador de amarelo para vermelho. Aqueça então a solução contida no erlenmeyer para que a cor amarela retorne (devido à eliminação do CO2 dissolvido) e resfrie com água corrente. Continue adicionando o titulante até observar o reaparecimento da cor vermelha. Aqueça novamente, repetindo a operação até que a cor vermelha persista. Anotar o volume (V2). Com base nos volumes das titulações calcule as concentrações de OH - e CO3 2- . Determinação de uma mistura de HCl e H3PO4 A volumetria ácido-base pode ser usada para a determinação de mistura de ácidos. Essa determinação é realizada com duas titulações consecutivas, utilizando uma solução padronizada de NaOH. A primeira titulação utiliza vermelho de metila como indicador e, a segunda, timolftaleína, conforme mostrado a seguir. As reações observadas em cada uma das titulações estão descritas na Tabela 8.2. 26 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Tabela 8.2. Reações da titulação da mistura de ácidos e seus indicadores para respectivas titulações Reações Indicadores Intervalo de viragem HCl + OH - H2O + Cl - H3PO4 + OH - H2PO4 - + H2O Vermelho de metila Vermelho de metila 4,2 – 6,3 H2PO4 - + OH - HPO4 2- + H2O Timolftaleína 9,3 – 10,5 Pipete 3 alíquotas de 10,00 mL da amostra e transfira para erlenmeyer de 250 mL. Dilua com água destilada e adicione 2 gotas do indicador vermelho de metila e duas gotas de timolftaleína. Titule com solução padrão de NaOH, colocada numa bureta de 50 mL, até viragem de vermelho para amarelo. Anote o volume V1. Prossiga a titulação até viragem de amarelo para verde. Anote o volume V2. Calcule as concentrações molares dos dois ácidos. Questões 1) Calcule o pH da solução inicial de soda cáustica e da mistura de ácidos. 2) Uma amostra pesando 0,5720 g da mistura NaHCO3, Na2CO3 e impurezas inertes é titulada com HCl 0,1090 mol/L. Para alcançar o ponto de viragem da fenolftaleína (pH entre 8 e 10) foram gastos 15,7 mL do titulante e para a viragem do alaranjado de metila (pH entre 3 e 4) foram gastos 43,8 mL do titulante. Qual é a percentagem de Na2CO3 na mistura? 27 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática n o 9: Titulação de retorno: Análise de “Leite de Magnésia” Introdução Para ilustrar uma titulação de retorno na volumetria ácido-base, um exemplo simples e interessante é a análise de uma amostra de “Leite de Magnésia”. O hidróxido de magnésio, no “Leite de Magnésia”, apresenta-se na forma de suspensão contendo de 7,0 a 8,5 g de Mg(OH)2 em 100 g de produto. Antes de tomar uma quantidade representativa da amostra para análise é necessário agitar bem o frasco, já que ele é constituído de uma suspensão a qual, para ser analisada,precisa ser homogeneizada. A titulação direta de uma alíquota da amostra é difícil, pois ela é uma suspensão branca opaca. Além disso, as partículas de Mg(OH)2 podem aderir às paredes do erlenmeyer, ficando fora do contato com o titulante. Para contornar esses problemas, adiciona-se um excesso conhecido de uma solução padronizada de HCl para neutralizar todas as partículas suspensas resultando numa solução límpida. Em seguida, o ácido em excesso é titulado com uma solução padronizada de NaOH. Mg(OH)2 + 2H + Mg 2+ + 2H2O H + + OH - H2O Procedimentos A preparação e a padronização da solução de HCl deve ser feita como descrito nos procedimentos da Prática n o 8. Com os dados de cada uma das três titulações, calcular a concentração em mol/L da solução de HCl, a média dos três resultados, o desvio padrão dessa média e o seu intervalo com 95% de confiança. Análise da amostra Agitar a amostra recebida e transferir rapidamente cerca de 0,5 g (anotando até 0,1 mg) para um pesa- filtro. Fazer esta operação em triplicata. Transferir cada amostra para um erlenmeyer de 250 mL, lavando com água destilada de uma garrafa de água (pisseta) para garantir uma transferência quantitativa. Utilizando uma bureta adicionar, em cada um dos erlenmeyers, cerca de 30 mL (rigorosamente medidos) da solução de HCl padronizada. Agitar para assegurar uma reação completa. Se a solução ficar turva ou restar algum precipitado, adicionar mais solução de ácido, pois isto é um indicativo de que o ácido não foi colocado em quantidade suficiente. Anotar o volume total de HCl adicionado. Adicionar 2 gotas do indicador vermelho de metila e titular o excesso do HCl com solução padrão de NaOH até aparecimento da cor amarela. Anotar o volume gasto da base. Calcular o teor percentual de Mg(OH)2 presente na amostra. Questões 1) Que massa de tris (hidroximetil) aminometano, (CH2OH)3CNH2, deve ser pesada para que cerca de 25 mL de HCl 0,1 mol/L sejam consumidos em uma padronização utilizando timolftaleína como indicador? 2) Pesa-se uma massa de 2,000 g de uma amostra de antiácido contendo Al(OH)3 e adiciona-se 50,0 mL de solução de HCl 0,100 mol/L. Após dissolução do hidróxido, o HCl restante é titulado com solução padrão de NaOH 0,100 mol/L, observando-se um consumo de 19,20 mL. Calcule a porcentagem de Al(OH)3 na amostra. 28 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 29 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática nº 10: Determinação da pureza do ácido bórico Introdução O ácido bórico (H3BO3) é um sólido cristalino branco, pouco solúvel em água (6,35 g/100 mL a 30 0 C), que se comporta, em solução, como um ácido monoprótico muito fraco (Ka = 6,4x10 -10 ), não podendo, portanto, ser normalmente titulado com uma base forte. Sabe-se que esse ácido não libera H + diretamente. A dissociação de H + ocorre como resultado da reação: B(OH)3 + H2O B(OH)4 + H + , ou seja, a dissociação do próton somente ocorre após a coordenação de uma molécula de água, que atua como doadora de elétrons, ao ácido B(OH)3 (receptor de elétrons). A constante de dissociação é, portanto, o produto de duas constantes, a constante de formação do complexo H2O-B(OH)3 e a constante de dissociação de um próton dessa espécie complexa. Certos compostos orgânicos di-hidroxilados como o manitol, a glicose, o sorbitol e o glicerol coordenam-se ao B(OH)3 muito mais fortemente que a água. Por isso, na presença de um excesso desses compostos o ácido bórico comporta-se como um ácido relativamente forte (Ka 10 -4 , na presença de manitol), podendo ser titulado com uma base forte e a indicação do ponto final (PF) sendo feita com fenolftaleína. Procedimentos Pese, rigorosamente, cerca de 0,1 g da amostra de ácido bórico, transfira para três erlenmeyers de 250 mL; adicione 50 mL de água destilada, 2,0 mL de glicerina e titule com solução recém-padronizada de NaOH ~ 0,1 mol/L, usando fenolftaleína como indicador. Faça uma prova em branco: Titule a mesma quantidade de glicerina, dissolvida em 50 mL de água destilada com a solução recém-padronizada de NaOH, usando fenolftaleína como indicador. Calcule o teor de pureza da amostra, ou seja, o seu teor percentual de H3BO3. Questões 1) Uma amostra pesando 425,2 mg de um ácido orgânico monoprótico 100% puro é titulado com solução 0,1027 mol/L de NaOH, tendo sido gastos 28,78 mL. Qual é o peso molecular desse ácido? 2) Uma amostra de suco de limão, pesando 2,000 g, foi diluída com água e filtrada para remover a matéria em suspensão. O líquido claro consumiu 40,39 mL de NaOH 0,04022 mol/L para a titulação, com o PF sendo indicado pela fenolftaleína. Calcule a acidez do suco como % de ácido cítrico (H3C6H5O7). 30 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A Prática nº 11: Determinação do teor de água numa amostra de Bórax Introdução O boro, na forma de bórax, é utilizado desde os tempos mais antigos. Um dos primeiros usos foi como antisséptico e detergente. Posteriormente foi usado como fluxo de soldadura e como fluxo cerâmico devido à sua capacidade de dissolução de óxidos metálicos. Atualmente, é usado como matéria prima na produção de vidro de boro silicato, resistente ao calor, para usos domésticos e laboratoriais (finalmente conhecido pela marca registrada Pirex), bem como na preparação de outros compostos de boro. Bórax (Na2B4O7.10H2O) quando puro pode ser utilizado como “padrão primário” na padronização de ácidos. Para isso precisa ser recristalizado e depois secado em uma câmera contendo uma solução aquosa saturada com NaCl e sacarose. É também utilizado na preparação de uma solução tampão porque ao ser dissolvido sofre hidrólise formando uma mistura 1:1 de ácido e base, conforme a equação: Na2B4O7+ 7H2O → 2Na + + 2B(OH)3 + 2B(OH) - 4 O padrão deve ser titulado com ácido utilizando vermelho de metila como indicador. A reação com ácido corresponde à conversão do borato resultante da hidrólise em ácido bórico, conforme a equação: B(OH)4 - + H + → B(OH)3 + H2O. No trabalho que será realizado deve-se considerar que a amostra é pura e dessa forma calcular o número de moléculas de água que a mesma contém. Procedimentos Pese, rigorosamente, cerca de 1,5 g da amostra de bórax, dissolva num volume mínimo de água, transfira quantitativamente para um balão volumétrico de 100 mL e complete o volume com água destilada. Pipete três alíquotas de 25 mL dessa solução e transfira para erlenmeyers de 250 mL. Dilua para cerca de 100 mL com água destilada e titule com solução recém-padronizada de HCl ≈ 0,1 mol.L-1, usando vermelho de metila como indicador. Considerando que a amostra seja constituída de Na2B4O7.nH2O, calcule o valor de n. Questões 1) Uma amostra de borax foi aquecida para a eliminação completa da água estrutural, tendo-se encontrado um valor de 49,3% para a perda de massa. Calcular a pureza (% p/p) da amostra. 2) Que massa de Na2CO3 puro deve ser pesada para que cerca de 25 mL de HCl 0,1 mol/L sejam consumidos em uma padronização utilizando o alaranjado de metila como indicador? 31 C A D E R N O D E Q U ÍM IC A A N A L ÍT IC A 4.2 Titulometria de Precipitação A titulometria de precipitação
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