Relatório Titulação potenciométrica

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
UNIDADE ACADÊMICA DE SERRA TALHADA
COORDENAÇÃO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
 
PRÁTICA 03
PRÁTICA 3 A - Titulação potenciométrica.
Aluno: Hermógenes Bezerra Maia
Disciplina: Química Analítica C
Professor: Dr. Marcelo Batista de Lima
Período: 2017.1
Serra Talhada, Pernambuco
 Agosto de 2017
SUMÁRIO
	Fundamentação Teórica
	3
	Objetivo
	4
	Experimental
	6
	3.1. Materiais e reagentes
	6
	 Procedimento
	6
	Resultado e discussão
	7
	Conclusão
	11
	Referências bibliográficas
	12
	
	
	
	
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
	A técnica potenciomentrica é baseada na medida do potencial elétrico de amostras líquidas, na ausência de corrente significativa (i), fornecendo informações sobre os íons dissolvidos na solução da amostra. O equipamento utilizado em métodos potenciômetros são simples e de baixo custo, essa técnica é mais utilizado para a medida do pH através de um instrumento chamado pH-metro. O pH-metro é constituído por dois eletrodos conjugados: um indicador e outro de referência e um dispositivo para medir o potencial. 
	O eletrodo de referência ideal possui um potencial conhecido, constante e completamente independente da composição da solução de estudo, deve manter o potencial constante mesmo quando for observada a passagem de uma pequena corrente na célula. O eletrodo de prata-cloreto de prata. Este é, talvez, o eletrodo de referência mais importante em seguida ao eletrodo de calomelano. 
Ele é constituído por um fio de prata, ou por um fio de platina prateada, com um revestimento eletrolítico de uma delgada camada de cloreto de prata; o fio é mergulhado em uma solução de cloreto de potássio, com concentração conhecida, saturada por cloreto de prata. 
AgAgCl(sat),KCl(x mol L-1 )
O potencial do eletrodo é determinado através da semi-reação:
Ag Cl(s) + e- Ag(s) + Cl- 
O eletrodo de prata-cloreto de prata apresenta as vantagens de poder ser utilizado em temperaturas superiores a 60ºC, enquanto isso não é possível com o eletrodo de calomelo. 
	Um eletrodo indicador ideal responde de forma rápida e reprodutível a mudança de atividade do íon de interesse, existe dois tipos de eletrodos indicadores os metálicos de primeira classe que consiste de um metal imerso em uma solução contendo íons da mesma espécie do metal. Utilizado para a medida da atividade do íon metálico em solução. Praticamente, apenas prata e mercúrio formam eletrodos de primeira classe. 
Os de segunda classe consistem de um metal recoberto por um sal pouco solúvel ou um complexo deste metal imerso em uma solução contendo íon que forma o sal ou o complexo. Utilizado para a medida da atividade do ânion ou do ligante. Nos redox os metais tais como platina, ouro e paládio podem ser utilizados como eletrodos para sistemas óxido/redução, utilizado para a medida do potencial redox.
Os eletrodos indicadores de membrana apresentam alta seletividade sendo muitas vezes denominados eletrodos íon-seletivo. Este tipo de eletrodo gera um potencial do tipo potencial de junção na interface eletrodo-solução. As propriedades da membrana são baixa solubilidade, condutividade elétrica e reações seletivas com o Analito. Podendo ter uma membrana cristalina feita com um monocristal ou com cristais mistos, ou uma membrana não-cristalina sendo de vidro, líquida ou por um liquido imobilizado por um polímero rígido. 
O eletrodo de vidro é o eletrodo sensível a íons hidrogênio mais utilizado, seu funcionamento baseia-se no fato de que quando a membrana de vidro está imersa em uma solução, o potencial da membrana é função linear da concentração de íons hidrogênio na solução, é uma ferramenta muito versátil para medidas de pH sob muitas condições. Pode ser utilizado sem interferência em soluções contendo oxidantes e redutores fortes, gases e proteínas, o pH de fluidos viscosos ou mesmo semi-sólidos também pode ser determinado.
O eletrodo de hidrogênio feito coma utilização do gás H2 borbulhado em torno do eletrodo da platina que está mergulhado numa solução que contém íons H+. O hidrogênio fica detido na superfície da platina. Utilizando uma solução nas condições padrão 1 mol/L de H+, pressão do H2 a 1 atm e a 25°C e é escolhido como padrão para determinar as medidas de potencial de redução e oxidação.
Na titulação potenciométrica o potencial de um eletrodo indicador adequado é convenientemente empregado para encontrar o ponto de equivalência de uma titulação, fornece dados mais exatos do que os valores correspondentes, encontrados por titulações que empregam indicadores visuais. Útil em titulações de soluções coloridas ou turvas e para a detecção da presença de espécies as quais não se suspeitava estarem presentes. Consome mais tempo do que aquela realizada com auxílio de indicadores, a menos que um titulador automático seja empregado. 
	
 
2. OBJETIVO
2.1. OBJETIVO GERAL
Determinar a concentração de HCl na amostra-problema por meio de titulação potenciométrica usando solução de hidróxido de sódio como titulante.
2.2. METAS
Construir a curva de titulação plotando os valores de pH em função dos volumes acumulados do titulante. 
Encontrar o volume do ponto final da titulação pelo método da 1ª derivada e calcular a concentração da amostra-problema. 
Comparar o resultado com o valor esperado da concentração de HCl e calcular o erro relativo da análise. 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
3.1. MATERIAIS E REAGENTES
3.1.1. MATERIAIS
1 pHmetro
1 Eletrodo de vidro (membrana de vidro/Ag/AgCl)
1 Bureta de 25,00 mL
1 Agitador magnético
1 Barra magnética
1 Béquer
3.1.2. REAGENTES
Solução-padrão de NaOH 0,1000 mol L-1.
3.2. AMOSTRAS
Amostra-problema 
3.3. Método 
Inicialmente o pHmetro foi previamente calibrado com a calibração de dois pontos, sendo o primeiro ponto uma solução tampão de pH = 4 e a segundo ponto uma solução de pH = 7, primeiramente lavou-se o eletrodo com água destilada., posteriormente colocou-se o eletrodo no tampão de pH =4 aguardou o pHmetro estabilizar-se, para ajuste então a escala para o valor 4,00 no equipamento e em seguida removeu-se o eletrodo do tampão, em novamente lavou-se criteriosamente com água destilada, o mesmo procedimento foi repetido para a solução tampão de pH 7,00.
- Colocou-se exatamente 50,0 mL da amostra-problema a fim de cobrir os eletrodos em um béquer de 500 mL. 
- Introduziu-se na solução a barra magnética. 
- Lavou-se o eletrodo de vidro combinado cuidadosamente com água destilada e de pois na solução de modo que não tocou no fundo ou nas paredes do recipiente nem na barra magnética. 
- Manteve-se a solução agitada continuamente durante a titulação. E registou-se o pH da solução antes da adição do titulante. 
- Titulou-se com a solução-padrão de NaOH adicionando, a partir de bureta de 25 mL, incrementos de 0,1 mL de NaOH até o pH 9,83.
- Iniciou-se a anotar o volume acumulado e o valor do pH após cada adição, quando já tinha adicionado 3 mL do titulante.
4. RESULTADO E DISCUSSÃO
Tabela 1 – Valores coletados no experimento e tratamentos de dados de volume e pH.
	Medidas
	Variação
	 Derivada 1ª
	V (mL)
	pH
	ΔV
	ΔpH
	V(m)
	ΔpH/ΔV
	0,00
	1,8
	 
	 
	 
	 
	3,0
	2,30
	3
	0,5
	1,5
	0,17
	3,3
	2,59
	0,3
	0,29
	3,15
	0,97
	3,4
	2,82
	0,1
	0,23
	3,35
	2,30
	3,5
	3,21
	0,1
	0,39
	3,45
	3,90
	3,6
	3,72
	0,1
	0,51
	3,55
	5,10
	3,7
	5,50
	0,1
	1,78
	3,65
	17,80
	3,8
	6,09
	0,1
	0,59
	3,75
	5,90
	3,9
	7,00
	0,1
	0,91
	3,85
	9,10
	4,0
	9,60
	0,1
	2,6
	3,95
	26,00
	4,1
	9,83
	0,1
	0,23
	4,05
	2,30
Tabela 1: Valores do volume gasto de NaOH, e a variação de pH na titulação.
	A partir das medidas das soluções padrão foi possível construir a curva de titulação, com volume gasto de NaOH pela variação do Ph. A Figura 1 apresenta a descrição gráfica da variação do pH em função do volume do titulante.
Figura 1 – Curva analíticade titulação.
Figura 2 – Primeira derivada da curva analítica. 
	Na derivada primeira, os pontos finais ficam bem destacados e coincidem com os pontos máximos da relação pH versus média dos volumes, isto é: onde ocorrem as maiores variações é onde o gráfico atinge um pico mais alto. Analisando a derivada primeira, concluímos que o volume para o ponto de equivalência são em 3,95mL.
Figura 2 – Segunda derivada curva analítica.
Da mesma forma que a derivada primeira, a derivada segunda permite encontrar os volumes nos pontos finais de forma estatisticamente mais precisa e a derivada segunda nada mais é que a derivada da derivada e a média das médias.
Obviamente, como nossa intenção é obter a maior precisão possível, não se espera que marquemos estes pontos visualmente e com uma régua, por isso, procuramos uma forma de obter uma equação da reta na forma que sirva aos nossos propósitos.
o Método dos Mínimos Quadrados é “uma técnica de otimização matemática que procura encontrar o melhor ajuste para um conjunto de dados tentando minimizar a soma dos quadrados das diferenças entre o valor estimado e os dados observados” e como nossa intenção é minimizar os erros obtidos por nossas aproximações e medidas utilizaremos este método para encontrar as nossas equações da reta y = ax + b, sendo que a e b podem ser obtidos pelos pontos máximos e mínimos e pelas seguintes equações:
Onde xm e ym são os valores médios entre os x e y os dos pontos pertencentes aos máximos e mínimos. Foi calculado componentes para achar os valores necessários para aplicar no método dos mínimos quadrados e achar os valores de a e b e encontrar a equação da reta, como podemos ver na tabela abaixo.
	X
	y
	(x-xm)
	(y-ym)
	(x-xm)²
	(x-xm)(y-ym)
	3,85
	15,07
	-0,075
	19,385
	0,005625
	-1,453875
	4
	-23,7
	0,075
	-19,385
	0,005625
	-1,453875
	Xm
	ym
	
	Σ(x-xm)²
	Σ(x-xm)(y-ym)
	3,925
	-4,315
	
	0,01125
	-2,90775
a = -2,90775/0,01125 
a = -258,5
b = ym – axm
b = -4,315 + 258,5 x 3,925
b = 1010,3
O volume no ponto de equivalência foi encontrado no ponto em que a reta cruza o eixo x, isto é quando : y = 0.
y = - 258,5* x + 1010,3
x = 1010,3/ 258,5
x = 3,90 mL
A concentração da amostra desconhecida 
 = 7,6*10-4 mol/L
5. CONCLUSÃO
Através da titulação potenciométrica, pode-se analisar graficamente a variação do pH ao longo da neutralização que ocorre ao adicionar hidróxido de sódio no titulado. A análise gráfica do ponto de equivalência torna o método potenciométrico mais confiável que o volumétrico, pois este depende da visualização da mudança de cor do indicador para que a neutralização possa ser determinada, com o método da derivada primeira foi possível encontra a concentração da amostra e os dois pontos de equivalência 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 HOLER, F. James. Potenciometria. In: HOLLER, F. James; SKOOG, Douglas A.; CROUCH, Stanley R.. Princípios de Análise Instrumental. 6. ed. Porto Alegre: Bookman, 2009. Cap. 23. p. 673-705. Calio Pasquini.