permanganata com oxalato

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS-UFAL
INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA – IQB 
	
	UFAL
	
	IQB-UFAL
 
VOLUMETRIA DE ÓXIDO-REDUÇÃO: Padronização de solução de KMnO4
Maceió 02 de maio de 2018
RELATÓRIO EXPERIMENTO 
Ednaldo dos Santos Guedes
Henrique Cardoso de Oliveira 
Josival Alex Freitas Silva 
Mariel Matias Soares 
Relatório entregue como parte integrante das exigências da disciplina de Química Analítica 2 experimental, aula prática, do curso de Licenciatura em Química da UFAL.
Maceió-AL
2 de maio de 2018
INTRODUÇÃO
As titulações de oxidação e redução são métodos de análise em que as reações envolvidas são de transferência de elétrons entre as substâncias. Consequentemente, as reações de oxidação e redução podem ser desdobradas em duas semi-reações: uma envolvendo a “doação de elétrons” e outra envolvendo a “fixação” destes elétrons (HARRIS, 2008).
As reações de oxirredução estão entre as reações químicas mais comuns e importantes. Estas reações envolvem a transferência de elétrons de uma substância para outra. O termo oxidação se refere à perda e redução ao ganho de elétrons. Como em uma transformação química o número de elétrons se mantém constante, oxidação e redução ocorrem simultaneamente (SKOOG, 2004).
As reações de oxidação-redução devem preencher os requisitos gerais para que uma reação possa ser usada em um método titulométrico. Muitas reações de oxirredução se processam em uma séria de etapas, então, a equação estequiométrica é a soma das reações parciais. 
Algumas espécies intermediárias são muito reativas e podem provocar reações paralelas ou induzidas indesejáveis. Muitas reações são lentas e, como a rapidez da reação é indispensável para o sucesso de uma titulação, é frequente a necessidade de aumentar a velocidade das reações mediante titulação a quente ou em presença de catalisadores (BACCAN, 2004).
	Permanganato de potássio não é um padrão primário e, portanto, não é possível a preparação direta de uma solução padrão do reagente. O reagente costuma conter dióxido de manganês como impurezas que impedem que se prepare uma solução de concentração exatamente conhecida. A padronização de uma solução é um método que consiste em utilizar um determinado volume de uma solução com concentração conhecida necessária para reagir com o volume da solução a ser padronizada. No caso do permanganato de potássio, sua padronização é feita através da volumetria de oxi-redução com o oxalato de sódio (Na2C2O4) em temperaturas superiores a 80ºC. Essa padronização também pode ser efetuada com os padrões primários de trióxido de arsênio (As2O3) e ferro metálico. (SKOOG, 2006).
Outra desvantagem do permanganato de potássio é que seu grande poder de oxidação é capaz de oxidar a água. Uma reação lenta, porém podendo ser catalisada por MnO 2 e luz, podendo alterar significativamente a concentração da solução. A reação com a água pode ser representada pela equação abaixo: 
	2MnO4- + 2H2O(l) 2MnO2(s) + 3O2 (g) + 4HO-	
Assim, a solução deve ser periodicamente padronizada e estocada em frascos âmbar em ambiente com ausência de luz.
OBJETIVO
Padronização de solução de KMnO4 com oxalato de sódio.
MATERIAS, EQUIPAMENTOS E REAGENTES
Pipeta volumétrica de 5mL, 10 mL;
Bureta de 25 mL;
Erlenmeyers de 250 ml;
Béquer de 100 mL de 250 mL;
Suporte Universal;
Garra ;
Proveta de 50 mL.
Solução 0,0200 mol . L-1KMnO4 a ser padronizada
Solução de H2SO4 10% (v/v)
Solução oxalato de sódio 0,15 mol.L-1 
Placa de aquecimento
Termômetro
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Transferimos uma alíquota de 5,00 mL, de uma solução padrão de oxalato de sódio 0,15 mol L-1, com auxílio de uma pipeta volumétrica, para um erlenmeyer de 250 mL. 
Acrescentamos 50 mL de água destilada e 10 mL de ácido sulfúrico 10% (v/v) ao erlenmeyer contendo a solução de oxalato de sódio. 
Aquecemos a solução de oxalato de sódio à no máximo 90ºC. 
Titulamos com uma solução de permanganato de potássio (KMnO4) até o aparecimento de uma coloração violeta clara, tendendo a rósea, permanente por 30 segundos. Anotamos o volume gasto. 
Observação porque a temperatura foi no máximo ate 90ºC 
O aquecimento da solução acelera a reação, porém não foi ate 100ºC, temperatura na qual o oxalato é decomposto. O controle da temperatura foi feito com termômetro.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Padronização da solução de permanganato de potássio (KMnO4) concentração 0,02mol.L-1
A Professora disponibilizou o oxalato de sódio já tratado, pois não houve a necessidade do preparo.
Conforme a equação da reação da titulação a proporção do numero de mols do KMnO4 e de Na2C2O4 é de 5:2. Obteve-se as concentrações de KMnO4 de acordo com a reação da titulação abaixo:
A partir da titulação, pôde-se observar a seguinte reação, previamente balanceada: 
2KMnO4 + 5Na2C2O4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 + 10 CO2 + K2SO4 + Na2SO4 + 8H2O
A reação de oxi-redução descrita na equação acima deriva das seguintes semi-reações já com as cargas balanceadas: 
2MnO4- + 10e- + 16H+ → 2Mn+2 + 8H2O
5C2O4-2 → 10e- + 10CO2
Tabela1.Resultado do volume KMnO4.
	Erlenmeyer
	Volume da amostra, mL
	Volume de KMnO4, mL,
	1
	5,00 mL
	18,70
	2
	5,00 mL
	18,80
Tabela2.Cálculo da primeira amostra da concentração de permanganato de potássio.
	Cálculo da concentração KMnO4 para a primeira titulação da solução oxalato de sódio.
	M Na2C2O4 x V Na2C2O4 = M KMnO4 x V M KMnO4 , assim:
	5(0,15 molL-1)x(5,00mL) = 2(M KMnO4) x (18,70mL)
	(0,75 molL-1)x(0,005L) = 2(M KMnO4) x (0,0187L)
	(M KMnO4) = [(0,75 molL-1) x (0,005L)] / 2 x 0,0187L
	(M KMnO4) = 0,100 mol.L-1
Tabela2.1.Cálculo da segunda amostra da concentração de permanganato de potássio.
	Cálculo da concentração KMnO4 para a primeira titulação da solução oxalato de sódio.
	M Na2C2O4 x V Na2C2O4 = M KMnO4 x V M KMnO4 , assim:
	5(0,15 molL-1)x(5,00mL) = (M KMnO4) x (18,80mL)
	(0,75 molL-1)x(0,005L) = 2(M KMnO4) x (0,0188L)
	(M KMnO4) = [(0,75 molL-1) x (0,005L)] / 2 x 0,0188L
	(M KMnO4) = 0,099mol.L-1
Tabela3. Cálculo da média das concentrações de KMnO4.
	MÉDIA DAS CONCENTRAÇÕES DE KMnO4
	Calculando as médias das concentrações molares (MCM) de KMnO4
	MCM KMnO4 = (M1 KMnO4 + M2 KMnO4) / 2
	MCM KMnO4 = (0,100 0,099) /2
	MCM KMnO4 = 0,199/2 = 0,099 mol.L-1
	MCM KMnO4 = 0,099 mol.L-1
As soluções de permanganato de potássio chegam a ser relativamente estáveis, porém cabe observar que há alguns fatores que interferem na solução, como a catalisazação por luz, calor, ácido, bases, íons Manganês I e dióxido de manganês. Para obter uma solução razoavelmente estável, é necessário reduzir convenientemente a influência dos mencionados fatores e a solução usada neste experimento foi à adição do H2SO4 que foi preparado numa proporção de 1:5 (v/v). O ácido sulfúrico é o reagente mais apropriado, pois o íon sulfato não sofre a ação de permanganato e o produto é a formação do Manganês I que só ocorre na presença de um ácido forte de concentração maior ou igual á 0,1 mol/L.
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O Eº = 1,51 V
Na padronização do permanganato de potássio foi utilizado o oxalato de sódio que é o sal de sódio do ácido oxálico, esse sal é utilizado por ser um pó pouco higroscópico e por ser um padrão primário que tem a função de agente redutor quando reage com o KMnO4 (SKOOG, 2004).
Figura1. Solução após atingir o ponto final
Fonte: tirada pelo autor
O ponto final dado é dado quando permanganato de potássio sofre autocatalise formando o manganês I que apresente concentração molar igual à concentração do oxalato de sódio (padrão primário) (BACCAN,1979).
VARIÂNCIA
A variância (V) é a soma dos quadrados da diferença dos resultados pontuais das concentrações menos a média dessas concentrações divididos pelo numero de vezes que o procedimento foi repetido (n), nesse caso 2, menos 1. 
V = [(M1KMnO4 – MCM)2 + (M2KMnO4 – MCM)2]/ n-1
V =[(0,100 – 0,099)2 + (0,099 – 0,099)2] / 2-1
V = [1x10-6] /2-1
V = 1,0x10-6 mol/L
Esse valor baixo de variância indica que os valores calculados das duas concentrações molares de magnésio, a partir das duas titulações da amostra problema, ficaram próximos.
DESVIO PADRÃO
Obtive-se o desvio padrão (DP) associado às titulações, que por conseqüência a variância. O DP é a raiz quadrada da variância. O desvio padrão indica a confiabilidade desses resultados. Quanto mais baixo o DP, mais próximos o valores estão do real.
Tabela4.cálculo do desvio padrão para concentração de KMnO4.
	DP = V
	DP = (1,0x10-6)
	DP = 1,0 x10-3molL-1
COEFICIENTE DE VARIAÇÃO
Calcula-se o coeficiente de variação (%CV) dividindo o DP por MCM e multiplicando esse cociente por 100. Indica a variação dos dados, independente das unidades de grandeza empregadas e é expresso em porcentagem. 
Tabela5. Cálculo do coeficiente de variação da amostra de KMnO4.
	%CV= (DP / MCM)x100
	%CV= [(1,0x10-3 molL-1) / ( 0,099 molL-1)] x100
	%CV= (0,010) x 100 
	%CV = 1,01%
O valor de %CV indica que os valores molares que se encontrou na primeira e segunda titulação da mostra problema para determinar cálcio, ficaram próximas,
INTERVALO DE CONFIANÇA (95%)
Pode-se afirma que o intervalo de confiança em 95% dos casos (IC95%) de maneira simplória é a certeza de que em “95 vezes de 100” os resultados estarão dentro deste intervalo de confiança.
O intervalo de confiança é calculado pela MCM mais ou menos a constante, que em 95% de certeza é de 4,30, vezes o cociente do DP dividido pela raiz quadrada do número de vezes que se repetiu o procedimento.
Tabela6.Cálculo do intervalo de confiança da amostra KMnO4. 
	IC(95%) = MCMKMnO4 
	IC(95%) = 0,099 ± 
	IC(95%) = 0,099 ± 9,01x10-3
	IC(95%) = 0,108 – 0,089 molL-1
Então a concentração média padrão está entre 0,108 e 0,089 mol/L-1 com nível de confiança de 95%, ou seja, em 95% dos das analise feitas teremos concentrações dentro desse intervalo. 
Tabela7. Concentrações de KMnO4 e tratamento estatístico das concentrações.
	Erlenmeyer
	Volume da amostra, mL
	Volume de KMnO4, mL,
	KMnO4, mol L-1
	1
	5,00 mL
	18,70
	0,100
	2
	5,00 mL
	18,80
	0,099
	[KMnO4](molL-1) ± s
	0,099 ± 1x10-3 molL-1
	MCM KMnO4
	0,099 mol.L-1
	V
	1,0x10-6 mol/L
	DP
	1,0 x10-3
	CV(%)
	%CV= 1,01 %
	IC(a 95%)
	0,108 – 0,089 mol/L
CONCLUSÃO 
Por meio da pratica realizada foi possível concluir que a padronização de permanganato de potássio como reagente volumétrico, é um dos mais importantes métodos volumétrico de oxidação. O KMnO4 é um poderoso agente oxidante e suas soluções possuem coloração violeta, podendo ele próprio atuar como indicador, pois o ponto final na titulação é observado pelo aparecimento de uma coloração rosa, que baseia-se na redução do permanganato a íon manganês I em meio ácido. [HARRIS,2008]. 
Perante as discussões sobre os resultados obtidos conclui-se que o experimento foi conduzido de forma satisfatória devido à precisão dos mesmos. Os objetivos assinalados foram alcançados, pois foi possível a determinação das concentrações de permanganato de potássio e padronizando a mesma, utilizando o oxalato de cálcio (padrão primário). 
REFERÊNCIAS:
BACCAN, Nivaldo et al. Química analítica quantitativa elementar. 3ª ed. Rev. São Paulo: Edgard Blücher, 2004
SKOOG; West; Holler; Crouch. Fundamentos da Química Analítica, 8ª Edição norte-americana, Thomsin, 2004.
BACCAN, Nivaldo. Química Analítica Quantitativa Elementar. Edgard blucher, São Paulo, 1979.
HARRIS, Daniel C. Análise Química Quantitativa. 7ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
ANEXOS
TABELAS 
Tabela1: Resultado do volume KMnO4...............................................................6
Tabela2 Cálculo da primeira amostra da concentração de permanganato de potássio.................................................................................................................6
Tabela2.1 Cálculo da segunda amostra da concentração de permanganato de potássio.................................................................................................................6
 Tabela3. Cálculo da média das concentrações de KMnO4...................................6
 Tabela4. cálculo do desvio padrão .......................................................................8
Tabela5. Cálculo do coeficiente de variação........................................................8
Tabela6. Cálculo do intervalo de confiança (95%)........................................... ...8
Tabela7: Concentrações de KMnO4 e tratamento estatístico das concentrações...9
FIGURAS 
 Figura1. Solução após atingir o ponto final..........................................................8