Titulação potenciométrica de ácido fraco e base fraca

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
 Química Analítica Experimental aplicada à Farmácia
Titulação potenciométrica de ácido fraco e base fraca
 Titulação
Procedimento analítico, no qual a quantidade desconhecida de um composto é determinada através da reação deste com um reagente padrão ou padronizado. 
Titulante e titulado
 Titulante: reagente ou solução, cuja concentração é conhecida. 
Titulado: composto ou solução, cuja concentração é desconhecida. 
Titulação potenciométrica
 É um método volumétrico em que o potencial entre dois eletrodos é medido (eletrodo de referência e indicador) em função do volume do titulante adicionado, a fim de determinar a concentração da solução. 
Ponto estequiométrico
 É aquele calculado com base na estequiometria da reação envolvida na titulação (volume exato em que a substância a ser determinada vai ser titulada). Não pode ser determinado experimentalmente. 
 Quantidade de matéria do titulante = Quantidade de matéria do titulado 
 n titulante = n titulado
Ponto final
O ponto final de uma titulação é determinado experimentalmente através de indicadores visuais (ácido-base) ou por métodos instrumentais (potenciometria). 
 Tipos de alteração:
- Coloração
- Turvação
- Formação de preciptados
 Erro de Titulação
A diferença entre os volumes do ponto de equivalência (VPE) e do ponto final (VPF) é o ERRO DA TITULAÇÃO. 
Erro da titulação = VPF – VPE/VPE
Padrão primário
 É um composto com pureza suficiente para permitir a preparação de uma solução padrão mediante a pesagem direta da quantidade de substância seguida pela diluição até um volume definido de solução. 
Requisitos para um padrão primário:
 Alta pureza (99,9% ou superior) 
 Fácil obtenção, dessecação e conservação.
 Estabilidade à atmosfera 
 Não deve ser higroscópico.
 Deve ser bastante solúvel. 
 Baixo custo 
 Massa molar grande para minimizar o erro relativo a pesagem do padrão
Padrão secundário 
 São substâncias que tem sua concentração determinada por análise química e também são utilizadas como referência em análises volumétricas. 
Quando não há disponível um padrão primário.
Após a padronização a solução preparada com o padrão secundário é denominada SOLUÇÂO PADRÃO.
Solução padrão
É uma solução de concentração exatamente conhecida, que é indispensável para realizar análises volumétricas. É a solução que será usada para comparação das concentrações.
Requisitos para Solução Padrão
 •Deve ser suficientemente estável de modo a ser necessário apenas determinar sua concentração uma única vez. 
•Reage rapidamente com o analito de modo a minimizar o tempo requerido entre as adições de reagente. 
•Reage completamente com o analito de modo a ter um ponto final satisfatório. 
Indicadores ácido-base
 FENOLFTALEÍNA - Faixa de viragem: 8,3-10,0 
 ALARANJADO - Faixa de viragem: 2,9-4,6 
AZUL DE BROMOTIMOL - Faixa de viragem 6,2-7,6
 Experimento
 Objetivo
 Inspecionar as curvas de titulação do ácido acético com NaOH e da amônia com HCl.
 Metodologia
 Este experimento foi submetido em duas etapas tanto para o ácido como para a base:
1. Titulação com o indicador
2. Titulação potenciométrica 
Titulação de CH3COOH 
 Titulação com indicador
Pipetou-se uma alíquota de 15,00 mL de CH3COOH, transferiu-se para erlenmeyer de 250 mL e titulou-se com uma solução padrão de NaOH 0,1 mol/L usando fenolftaleína como indicador. Repetiu-se o procedimento com os indicadores: alaranjado de metila e azul de bromotimol.
 Titulação potenciométrica: 
Utilizando uma bureta transferiu-se 40,00 mL da solução de CH3COOH, para um béquer de 150 cm3. Introduziu-se 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 introduziu-se volumes da solução de NaOH padrão que correspondam aos percentuais do volume de equivalência listados na Tabela 5.1.
Titulação de NH4OH 
 Titulação com indicador:
 Pipetou-se uma alíquota de 15,00 mL de NH4OH ~0,1 mol/L, transferiu-se para erlenmeyer de 250 mL e titulou-se com uma solução padrão de HCl 0,1 mol/L usando fenolftaleína como indicador.
 Titulação potenciométrica:
 Utilizando uma bureta transferiu-se 40,00 mL da solução de NH4OH e transferiu para um béquer de 150 cm3.
Introduziu-se 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 introduziu volumes da solução de HCl padrão que correspondam aos percentuais do volume de equivalência listados na Tabela 5.2
Resultado e discussão
 Foram obtidos por meio do cálculo da concentração tanto do ácido como da base.
 Titulação de CH3COOH 
Cálculos - Titulação de CH3COOH 
V NaOH= 0 
Ka= X^2/ 0,1
1,8 x 10^-5 = x^2/0,1
1,8x10^-6 = x^2
X= 1,34x10^-3
pH= -log [H+]
pH= -log 1,34x10^-3
pH= 2,88
 Antes do ponto de equivalência – V NaOH = 3,9 mL
 
n HOAc = 0,09962mol/L x 40 mL = 3,9848 mmoL
n NaOH = 0,1020mol/L x 3,9 mL = 0,3978 mmoL
 
 HOAc + NaOH  NaOAc + H2O
 3,9848 0,3978 - -
 -0,3978 -0,3978 +0,3978 -
 3,587 0 0,3979
Csal= 0,3978/43,9 = 9,0615 x 10^-3 moL/L
Cácido = 3,587/ 43,9 = 0,0817 moL/L
 pH= pKa + log Csal/Cácido
 pH= 4,75 + log 9,0615 x 10^-3 / 0,0817
 pH = 4,75 +log 0,1109
 pH= 4,75 – 0,9550
 pH= 3,78
No ponto de equivalência V NaOH= 39,0ml
n HOAc = 0,09962mol/L x 40 mL = 3,9848 mmoL
 nNaOH = 0,1020mol/L x 39,0 mL = 3,978 mmoL
 
 HOAc + NaOH  NaOAc + H2O
 3,9848 3,978 - -
 -3,978 -3,978 +3,978 -
 0 0 +3,978
 Kb= Kw/ Ka
 Kb= (HoAC) + (OH-) / (OAC-)
 Kb= 1,0x10^-14/ 1,8 x 10^-5
 Kb= 5,55x10^-10
5,55x10^-10 = X^2 / 0,0503
 x^2= 2,7916x10^-11
 x= 5,235x10^-6 
 pOH= -log 5,235x10^-6
 pOH= 5,28
 pH= 8,72
 
Depois do ponto de equivalência – V NaOH= 46,8mL
nHOAc = 0,09962mol/L x 40 mL = 3,9848 mmoL
nNaOH = 0,1020mol/L x 46,8 mL = 4,7736mmoL
 
 HOAc + NaOH  NaOAc + H2O
 3,9848 4,7736 - -
 -3,9848 -3,9848 +3,9848 -
 0 0,7888 3,9848
 C NaOH= 0,7888 / 86,8 = 9,0875X10^-3
 pOH= -log[OH-]
pOH= -log 9,0875x10^-3
pOH= 2,04
pH= 11,96
Curva de Titulação do CH3COOH com NaOH
Titulação de NH4OH 
 
Cálculos - Titulação de NH4OH 
 V HCl= 0
 Kb= (NH4+) X (OH-)/ (NH4OH)
 1,75x10-5 = x^2 / 0,091-x
 x^2= 1,59x10^-6
X= 1,26x10^-3
 pOH= -log 1,26x10^-3
 pOH= 2,89
pH=11,01
 
Antes do ponto de equivalência – V HCl = 3,9 mL
nNH4OH= 0,091moL/L x 40mL = 3,6562 mmoL
 nHCl= 0,0932moL/L x 3,9mL = 0,3635mmoL
 
 NH4OH + HCl  NH4Cl + H2O
 3,6562 0,3635 - -
-0,3635 -0,3635 -0,3635
3,2927 0 0,3635 
Cbase= 3,2927/43,90 = 0,0750 moL/L
Csal= 0,3635 / 43,90 = 8,2801x10^-3 moL/L
pOH= pKb + log Csal/Cbase
 pOH= 4,75 + log 0,1104
 pOH= 3,79
 
pH= 10,20
No ponto de equivalência V HCl= 39,05mL
 nNH4OH= 0,091moL/L x 40mL = 3,6394 mmoL
 nHCl= 0,0932moL/L x 39,05mL = 3,6394 mmoL
 
 NH4OH + HCl  NH4Cl + H2O
 3,6394 3,6394 - -
-3,6394 -3,6394 -3,6394
 0 0 3,6394
 Ka=Kw/Kb
 Ka=1x10^-14/ 1,75x10^-5
 Ka= 5,71x10^-10
 Ka= x^2/ Csal
5,71x10^-10= X^2/0,0460
X^2= 2,6288x10^-11
X= 5,1271x10^-6
pH= -log 5,1271x10^-6
pH= 5,29
Depois do ponto de equivalência – V HCl= 43,86mL
 nNH4OH= 0,091moL/L x 40mL = 3,6394 mmoL
 nHCl= 0,0932moL/L x 43,86mL = 4,0877 mmoL
 
 NH4OH
+ HCl  NH4Cl + H2O
 3,6394 4,0877 - -
-3,6394 -3,6394 -3,6394
 0 0,4483 3,6394
 C HCl = 0,4483 / 83,86
 C HCl= 5,3464x10^-3
 pH= -log 5,3464x10^-3
pH=2,27
Curva de Titulação do NH4OH com HCl
Conclusão
 Podemos analisar através desses experimentos, as variãções dos pHs durante a titulação; observar melhor o ponto de equivalência de cada titulação.
Bibliografia
 Fundamentos de Química Analítica, Skoog. Tradução da 8° edição norte-americana.
Apostila de aulas práticas "QUI 232"