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Escola Politécnica de Minas Gerais - POLIMIG Curso Técnico de Química Análitica Química Prática - AQP Análise de cloro ativo em água sanitária Relatório da aula prática da disciplina “Analítica Química Prática” apresentado às professoras Deyse de Brito Marthe por: Deyse de Brito Marthe Belo Horizonte Minas Gerais – Brasil Maio/2012 1. Introdução O método volumétrico direto que envolvem a redução do iodo (chamado às vezes de iodimetria) consiste na titulação por uma solução padrão de iodo. O método indireto iodométrica relaciona com a oxidação de íons iodeto (chamado algumas vezes de iodometria) trata da titulação do iodo liberado numa reação química. O processo padrão de redução do sistema é reversível. Um método para determinação do cloro ativo e de hipoclorito é feito por um excesso de solução de iodeto de potássio e fortemente acidificada por ácido acético: OCl- + 2I- + 2H+ → Cl- + I2 + H2O O constituinte ativo é o hipoclorito, responsável pela ação alvejante. Quando se trata o pó alvejante pelo ácido clorídrico, liberta-se o cloro: OCl- + Cl- + 2H+ → Cl2 + H2O O cloro disponível é o cloro libertado pela ação de ácidos diluídos sobre o hipoclito, e se exprime em porcentagem ponderal. O Iodo libertado é titulado por solução padrão de tiossulfato de sódio. A solução não deve ser fortemente acidificada pelo ácido clorídrico, pois a pequena quantidade de clorato de cálcio que está usualmente presente, em virtude da decomposição do hipoclorito, reagirá lentamente com o iodeto de potássio e libertará iodo: ClO3 - + 6I- + 6H+ → Cl- +3 I2 +3 H2O As fontes de erros que podem ocorrer neste método são a oxidação de uma solução de iodeto pelo ar e a perda de iodo por volatilização. Os íons iodeto em meio ácido são oxidados lentamente pelo oxigênio atmosférico. 4I- + 4H+ + O2 → 2I2 + 2H2O Esta reação é muito lenta em meio neutro, mas sua velocidade aumenta com a diminuição do pH e é bastante acelerada pela exposição à luz, pela reação do iodeto com substâncias oxidantes presentes no meio e pela presença de substâncias que apresentem um efeito catalítico. 2. Objetivos • Padronização de solução de tiossulfato de sódio 0,1 N • Determinação do teor (porcentagem) de “cloro ativo” na amostra de água sanitária 3. Materiais e métodos • Tiossulfato de sódio pentahidratado P.A. • Iodato de potássio P.A. • Iodeto de potássio P.A. • Ácido sulfúrico 1:9 (v/v) • Ácido acético concentrado P.A. • Suspensão de amido 0,5 % (m/v) • Água deionizada • Balão volumétrico de 250 mL • Balão volumétrico de 100 mL • Vidro relógio • Béquer de 100 mL • Erlenmeyer de 250 mL • Bureta de 50 mL • Balança Analítica 3. Procedimento 3.1. Preparo da solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) ~ 0,1 N Previamente foi calculada a massa de reagente necessária para preparar 250 mL de solução de tiossulfato de sódio 0,1 N. Dessa forma foram medidos 6,205 g de Na2S2O3.5H2O e esta massa foi transferida quantitativamente para um balão volumétrico de 250 mL com água deionizada e o volume foi completado. deve ser preparada três soluções, para então realizar a padronização da solução de Na2S2O3 em seguida determinar o teor nas amostras. 3.2. Padronização da solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) ~ 0,1 N com iodato de potássio (KIO3) Pesou-se com exatidão e em triplicata, cerca de 0,1 g de iodato de potássio e este foi transferido para um erlenmeyer e nesta vidraria foram adicionados 50 mL de água, 10 mL de ácido sulfúrico 1:9 (v/v), 2 g de iodeto de potássio. A mistura foi agitada e titulada rapidamente com a solução de tiossulfato preparada anteriormente, até que a solução ficasse ligeiramente amarelada. Em seguida foram adicionadas 2 mL de suspensão de amido e continuou-se a titulação até a mudança de coloração de azul para incolor. Ao final, com o volume obtido pela titulação, foi calculado o fator de correção da solução de tiossulfato de sódio preparada. 3.3. Determinação do Teor (porcentagem) de “Cloro ativo” na amostra de Água Sanitária Foram medidos 20 mL da água sanitária a ser analisada, com o seu valor de massa, e estes foram transferidos quantitativamente para um balão de 100 mL e o volume foi completado com água, sendo a mistura homogeinizada. A determinação foi feita pipetando 20 mL da solução preparada e transferindo para um erlenmeyer. Foram adicionados, em seguida, 50 mL de água destilada, 1 mL de ácido acético concentrado e 2 g de iodeto de potássio. O iodo liberado foi titulado com a solução de tiossulfato padronizado, até que a solução se torne levemente amarelada. A titulação foi interrompida e foram adicionados 2 mL de suspensão amido. A titulação foi então retomada gota a gota até que a solução passe de azul para incolor. A titulação é repetida duas vezes. E através dos volumes gastos, foi calculado a porcentagem de NaClO no produto comercial. 4. Resultados e discussão Sabendo que: IO3 - + 6 S2O3 2- + 6 H+ → I- + 3 S4O6 2- + 3 H2O, para preparar a solução de tiossulfato 0,1 N, foi calculada a massa de tiossulfato de sódio pentahidratado que deveria ser pesado. Para tal foram obtidos 6,205 g, pois: 0,1 N --- 1000 mL x --- 250 mL x = 0,0250 N = 0,0250 eq/L 1 eq --- 248,2 g 0,0250 eq --- y y = 6,205 g, sendo eqg moleq molgOHOS aMM OHOS aEg /18,248 /1 /18,24825.322 25.322 == ∆ = Ao padronizar o tiossulfato de sódio de concentração aproximada de 0,1 N com iodato de potássio, foram consumidos os volumes descritos na Tabela 1, relacionados com as massas medidas de iodato de potássio. Tabela 1. Volume de Na2S2O3 consumido na padronização com a respectiva massa de KIO3 medida para cada replicata Replicata Massa de KIO3 (g) Volume de Na2S2O3 (mL) 1 0,1010 31,10 2 0,1000 35,70 3 0,1110 34,40 Foi calculado o fator de correção (fc) para cada replicata realizada utilizando a seguinte equação: 322322 3 3 OS aVfcOS a KIOEg KIOm ××= 3223223 3 OS aVOS a KIOEg KIOmfc ×× = , sendo eqg moleq molgKIOMM KIOEg /67,35 /6 /1,2143 3 == ∆ = Portanto, foram obtidos os fatores de correção para cada replicata, seguido da média, do desvio padrão e do desvio padrão relativo destes fatores, sendo: • Fator de correção médio (fcm): fcm = (∑x)/N • Desvio padrão (S): S = [(∑(x – xmédio) 2/(N-1)]1/2 • Desvio padrão relativo (DPR) ou coeficiente de variação: DPR = (S.100)/xmédio Os valores obtidos foram descritos na Tabela 2. Tabela 2. Fator de correção para cada replicata, seguido da média, do desvio padrão e do desvio padrão relativo destes fatores calculados Replicata fc 1 1,098 2 1,275 3 1,106 Média 1,160 Desvio padrão 0,100 Desvio padrão relativo 8,62% A partir dos volumes medidos nas três repetições da titulação foi encontrado um fator de correção médio de 1,160 +/- 0,100, ou seja, a padronização da solução de Na2S2O3, teve o valor encontrado da concentração da solução próximo de 0,1 N, pois, 0,1 N x 1,160 = 0,116 N. Foi possível notar uma precisão ruim, devido desvio padrão de 0,100 e o desvio padrão relativo de 8,62%, que é um valor acima de 5%. Portanto, os valores encontrados para cada replicata foram muito variados. A solução de tiossulfato de sódio padronizada foi utilizada para determinar o teor de cloro ativo na amostra de água sanitária pela seguinte reação:OCl- + 2 S2O3 + 2 H + → Cl- + S4O6 2- + H2O Desta forma: eqg moleq molg aClOMM aClOEg /2,37 /2 /5,74 == ∆ = Ao titular a amostra diluída, foram consumidos os volumes descritos na Tabela 3. Tabela 3. Volume de Na2S2O3 consumido na titulação da amostra de água sanitária diluida para cada replicata Replicata Volume de Na2S2O3 (mL) 1 35,90 2 35,90 3 35,70 Foram calculadas as massas de NaClO presente no erlenmeyer (m1), no balão volumétrico de 100 mL (m2), e o teor de desta substância na água sanitária para cada replicata realizada utilizando as seguintes equações: 322322 OS aVfcOS a aClOEg aClOm ××= aClOEgOS aVfcOS a aClOm ×××= 322322 , mNaClO = m1 = ... m1 ---- 20 mL m2 ---- 100 mL m2 = ... 20 g (massa medida) --- 100% m2 --- teor = .... Portanto, foram obtidos os fatores de correção para cada replicata, seguido da média, do desvio padrão e do desvio padrão relativo destes fatores, sendo: • Fator de correção médio (fcm): fcm = (∑x)/N • Desvio padrão (S): S = [(∑(x – xmédio) 2/(N-1)]1/2 • Desvio padrão relativo (DPR) ou coeficiente de variação: DPR = (S.100)/xmédio • Erro relativo (Er): Er = (\(Valor verdadeiro - xmédio)\).100)/Valor verdadeiro Os valores obtidos foram descritos na Tabela 4. Tabela 4. Fator de correção para cada replicata, seguido da média, do desvio padrão e do desvio padrão relativo destes fatores calculados Replicata m1 (g) m2 (g) Teor (% m/v) 1 0,1549 0,7745 3,872 2 0,1549 0,7745 3,872 3 0,1540 0,7700 3,850 Média 3,865 Desvio padrão 0,012 Desvio padrão relativo 0,310% Erro relativo 67,4% A partir das três replicatas tituladas, foi encontrado um teor médio de NaClO de 3,850 +/- 0,012 % (m/v) com um desvio padrão relativo de 0,310 %, logo, a precisão da análise foi excelente, que é um valor abaixo de 1% e, assim, os valores encontrados para cada replicata foram muito próximos. Porém, o valor médio obtido foi muito diferente do valor descrito no rótulo da água sanitária (2,3 % m/v), justificado pelo alto erro relativo de 67,4% obtido. 5. Conclusão A padronização da solução de tiossulfato de sódio foi preciso ser realizada, pois o tiossulfato de sódio não é um padrão primário. Com o procedimento realizado foi possível encontrar a concentração real da solução preparada, foi encontrado um fator de correção médio de 1,160 +/- 0,100, portanto, a concentração da solução de Na2S2O3, teve o valor encontrado da concentração da solução próximo de 0,1 N. Quanto à quantificação do NaClO na água sanitária, foi encontrado o valor de 3,865 +/- 0,012 % (m/v), que foi acima do valor 2 a 2,5% estipulado pelo rótulo da água sanitária analisada, que descreve a composição química do conteúdo. No procedimento de padronização da solução de tiossulfato de sódio, não foi obtida uma boa precisão, o que não aconteceu no procedimento da determinação de NaClO na água sanitária. As causas de erro podem ser várias, como erros nas medições, nas visualizações das marcas e do ponto final da titulação, nas limpezas, e até mesmo da calibração das vidrarias que sendo usadas, como também a informação incorreta da verdadeira quantidade de cloro ativo na solução. 6. Referências Bibliográficas 1. VOGEL, A.I. Análise Química Quantitativa, 5ª ed. Rio de Janeiro: Editora LTC 1992. 2. BACCAN, N., ANDRADE, J.C., GODINHO, O.E.S., BARONE, J.S. Química Analítica Quantitativa Elementar, 2ª ed. Edgard Blücher Ltda, 1979.
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