Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
VOLUMETRIA DE PRECIPITAÇÃO Equipe: Gabriella Soares da Silva Renan Morassato Thainá Araujo Bispo Unidade Curricular: Química Analítica Geral II DIADEMA-SP 2017 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO INSTITUTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS, QUÍMICAS E FARMACÊUTICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 1. Apresentar gráfico p[Ag]xVtitulante e tabela para a parte a A volumetria de precipitação baseia-se em reações com formação de compostos pouco solúveis. Quando se adiciona um sólido iônico pouco solúvel em água, estabelece-se o equilíbrio entre os íons em solução e o sólido, o que pode ser descrito pela equação: AB(s) ⇌ A+ (aq) + B- (aq) Entre os íons existe a relação: Kps = [A+ ][B- ], onde Kps = constante do produto de solubilidade Quanto menor o valor de Kps, menor a solubilidade do precipitado, sendo que o Kps varia de acordo com a temperatura. Na volumetria de precipitação os fatores que decidem a questão são o produto de solubilidade do precipitado e as concentrações dos reagentes. Sendo que métodos argentimetricos são lagarmentes utilizados e se baseiam na formação de sais (haletos, cianetos e tiocianato) de prata pouco solúveis. Na argentimetria, as curvas de titulação são construídas em função da variação da concentração de Ag+, ou seja, pAg+, após a adição de cada incremento de titulante. Os pontos a seguir ilustram os cálculos realizados para a construção do gráfico, sendo os pontos antes do ponto estequiométrico, no ponto estequiométrico, e depois do ponto estequiométrico: a) VAg = 0,00 ml - nesse ponto tem-se apenas NaCl em solução (eletrólito forte) Aqui o Ag + é indeterminado, ou seja não se pode determinar o pAg+ b) VAg = 0,001 ml - esse ponto ilustra o cálculo para a [Ag+] antes do P.E. [Cl− ] = [Cl− ]exc + [Cl− ]sol [Cl- ]exc = concentração de cloreto em excesso [Cl- ]sol = concentração de cloreto da solubilidade do precipitado [Cl− ]exc = (CCl− xVCl− − CAg+xVAg+ ) 𝑉𝑡 Substituindo (2) em (1): [Cl− ] = (CCl− xVCl− − CAg+xVAg+ ) Vt + [Cl− ]sol Como [Cl- ]exc [Cl- ]sol, ou [Cl- ] exc 10 x Kps o termo [Cl- ]sol pode ser desprezado, assim: [Cl− ] = (CCl− xVCl − CAg+xVAg+ ) 𝑉𝑡 Expressão do produto da solubilidade (Kps) do cloreto de prata: 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) ⇌ 𝐴𝑔(𝑎𝑞) + + 𝐶𝑙(𝑎𝑞) − Kps = [Ag+ ] [Cl- ] nClˉ = 0,1028 mol/L x 0,025L = 2,57 x 10ˉ³ mol nAg+= 0,099267 mol/L x 0,001L = 9,9267 x10ˉ⁵ mol nfinalClˉ = 2,57 x 10ˉ³ - 9,9267 x 10ˉ⁵ = 2,47x 10ˉ³ mol [Cl− ]= 2,47x 10ˉ³ 0,0251 = 0,0984 𝑚𝑜𝑙/𝐿 Kps = [Ag+ ] [Cl- ] 1,80 x 10ˉ¹° 0,0984 = [Ag+ ] [Ag+ ] = 1,83 x 10ˉ⁹ pAg = - log [Ag+] = 8,74. c) VAg = VPE= 25,87 ml - esse ponto ilustra o cálculo para a [Ag+] no P.E. 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) ⇌ 𝐴𝑔(𝑎𝑞) + + 𝐶𝑙(𝑎𝑞) − [Ag+ ] = [Cl- ] Kps = [Ag+] [Cl- ] Kps = [Ag+ ] [Ag+ ] = [Ag+ ]² [Ag+ ] =√𝐾𝑝𝑠 = √1,8 𝑥 10−10 [Ag+] = 1,34 x 10ˉ⁵ mol L-1 pAg+ = 4,87 d) VAg = 30,00 ml - esse ponto ilustra o cálculo para a [Ag+] após o P.E. O cálculo é efetuado com o excesso de Ag+ na solução, ou seja o [Ag+] em excesso é calculado por: [Ag+]exc = VAg+(para o PE) – VAg+(dado no exercício) 𝑉𝑇 [Ag+]exc = 25,87ml – 30ml 55,87𝑚𝑙 = 7,33 x 10ˉ³ pAg+ = -log [Ag+]exc pAg+ = 2,13 Utilizando os dados do gráfico a seguir foi plotado o gráfico de pAg+ x Vtitulante: Tabela 1 – pAg+ em função do volume de titulante Vtitulante pAg+ 0,10 ml 8,74 10 ,00 ml 8,38 20,00 ml 7,86 25,90 ml 4,87 30,00 ml 2,13 40,00 ml 0,67 50,00 ml 0,49 Gráfico 1 – pAg+ versus Vtitulante 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 10 20 30 40 50 60 P A g+ Vtitulante (mL) pAg+ x Vtitulante 2. Determinar [AgNO3] padronizada Na titulação gastou-se originalmente: V1 = 25,9 ml V2 = 26,0 ml V3 = 26,0 ml Porém, por causa da presença de cloro na água utilizada para a titulação, descartou-se 0,1ml do volume original. Sendo que o 0,1 ml foi determinado através da titulação do branco. O volume utilizado para os cálculos foi: V1 = 25,8 ml V2 = 25,9 ml V3 = 25,9 ml 2.1 Cálculo para padronização O volume de cada titulação de acordo com a massa de NaCl apresentada a seguir: Tabela 2 –Titulações por massa de NaCl Volume (ml) Massa (g) 25,8 0,1499 25,9 0,1506 25,9 0,1507 n1 = 0,1499 g 58,59 𝑔 = 0,0026 mol 0,0026 mol----------- 25,8 ml x ------------ 1000 ml x = 0,0993 mol/L n2 = 0,1506 g 58,59 𝑔 = 0,0025743 mol 0,0025743 mol ------ 25,9 ml x ------------ 1000 ml x = 0,099227 mol/L n3 = 0,1507 g 58,59 𝑔 = 0,0025760 mol 0,0025760 mol ------ 25,9 ml x ---------- 1000 ml x = 0,099227 mol/L 2.2 Dados estatísticos Sx = 3,66 x 10 ˉ⁵ Xmédia = 0,0992657 mol/L Desvio padrão relativo = 0,0367 % Vmédia = 25,87 mL 3. Mostrar reações envolvidas em cada etapa do método de Mohr. Explique. Neste processo, uma solução de íons cloreto é titulada contra uma solução padrão de nitrato de prata, usando-se como indicador uma pequena quantidade de cromato de Potássio. Podem ser formados dois tipos de sais solúveis, cloreto de prata e cromato de prata. 𝐴𝑔(𝑎𝑞) + + 𝐶𝑙(𝑎𝑞) − ⇌ 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) (branco) 2𝐴𝑔(𝑎𝑞) + + 𝐶𝑟𝑂4 (𝑎𝑞) 2− ⇌ 𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4 (𝑠) (vermelho) O produto de solubilidade desses precipitados são os seguintes: Kps (AgCl) = [Ag+ ] [Cl- ] = 1,8 𝑥10−10 Kps (Ag2CrO4) = [Ag+ ] [Cl- ] = 2,4 x10ˉ¹² Como o Kps (AgCl) é maior que o Kps (Ag2CrO4), o AgCl será o primeiro a precipitar, e só irá precipitar Ag2CrO4 quando praticamente todo o Clˉ já reagiu com a prata. Na solução saturada de uma mistura de ambos os precipitados, esses equilíbrios prevalecem simultaneamente. Podemos, portanto, a partir das duas equações, obter: [𝐶𝑙−]² [𝐶𝑟𝑂4 −2] = (1,8 𝑥 10 ˉ10)² 2,4 x10ˉ¹² = 1 1,1 𝑥 10⁸ Essa expressão evidencia que no equilíbrio a concentração de cromatos na solução é sempre maior que a dos cloretos. Na titulação a prata se liga aos cloretos e forma cloreto de prata, até que a concentração de íons cloreto diminua de modo a encontrar a relação da equação anterior. Daí em diante os dois precipitados formam-se simultaneamente, quando se inicia a precipitação de cromato de prata praticamente todos os cloretos são removidos da solução antes que o cromato de prata seja formado. 4. Descreva as etapas envolvidas no método de Volhard completo. Inclua as devidas equações baseando-se na determinação de [Cl-] em soro. Sabe-se que a constatação do ponto final para titulações de precipitação é usualmente realizada com o auxílio de eletrodos ou indicadores. Aquelas titulações que utilizam íons prata, Ag+, como titulante são conhecidas como titulações argentométricas (HARRIS, p. 148). Dentre os diversos métodos utilizados na determinação de íons cloreto por meio da titulação, destaca-se o de Mohr, o de Fajans e o de Charpentier-Volhard, sendo este último um processo que envolve a retrotitulação ou titulação de retorno.O método de Volhard envolve a titulação do íon prata, em meio ácido, com uma solução padrão de tiocianato e o íon Fe (III) como indicador, que produz uma coloração vermelha na solução com o primeiro excesso de tiocianato. Nesse procedimento, uma solução em excesso de nitrato de prata (AgNO3) é adicionada ao analito contendo íons cloreto (soro). A reação entre o cátion Ag+ e o ânion Cl- produz o precipitado AgCl (cloreto de prata), assim como mostrado na Equação 1: 𝐴𝑔(𝑎𝑞) + (𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜) + 𝐶𝑙(𝑎𝑞) − ⇌ 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) (1) Em seguida, o excesso de prata é determinado por meio de uma titulação com uma solução padrão de tiocianato de potássio (KSCN) ou tiocianato de amônio (NH4SCN) na presença de íons 𝐹𝑒3+ como indicador: 𝐴𝑔(𝑎𝑞) + (𝑠𝑒𝑚 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟) + 𝑆𝐶𝑁(𝑎𝑞) − ⇌ 𝐴𝑔𝑆𝐶𝑁(𝑠) (2) Quando todo o excesso de Ag+ é consumido, o tiocianato de potássio passa a reagir com os íons de ferro (III), culminando na formação de um complexo vermelho-sangue que indica o ponto de viragem da titulação. Essa reação está representada pela Equação 3: 𝐹𝑒(𝑎𝑞) 3+ + 𝑆𝐶𝑁(𝑎𝑞) − ⇌ [𝐹𝑒𝑆𝐶𝑁](𝑎𝑞) 2+ (3) A quantidade de cloreto presente na amostra poderia ser calculada conhecendo-se as especificações do produto que contém o ânion. No caso desta aula prática, foi o soro fisiológico contendo cloreto de sódio e, portanto, íons 𝐶𝑙−. Pode-se utilizar, também, o método gravimétrico da determinação do cloreto. Esse processo envolve o mesmo princípio da formação de cloreto de prata utilizando uma solução padronizada de nitrato de prata com uma solução contendo ânions cloreto. O precipitado formado seria filtrado e posteriormente pesado. Desse modo, com a massa obtida, poderia ser estimado a massa de cloreto presente no sólido, comparando-a com a quantidade inicial de cloreto presente em solução. 4.1 Padronização do KSCN Os volumes da titulação foram: V1= 25,3ml V2=25,4ml V3=25,2ml Utilizando a fórmula abaixo calculou-se a molaridade. MKSCN x VKSCN = MAgNO3 x VAgNO3 Para V1= 25,3ml MKSCN = 0,00992657𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 25𝑚𝑙 25,3𝑚𝑙 = 0,09808 mol/L Para V2= 25,4ml MKSCN = 0,00992657𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 25𝑚𝑙 25,4𝑚𝑙 = 0,097702 mol/L Para V3= 25,2ml MKSCN = 0,00992657𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 25𝑚𝑙 25,2𝑚𝑙 = 0,09847 mol/L Média = 0,09808659 mol/L Desvio Padrão = 3,84 x 10 ˉ⁴ Desvio Padrão Relativo = 0,39% 4.2 Determinação da massa de NaCl na amostra de soro analisada Sabendo que os volumes da titulação do soro foram os seguintes: V1= 11,2 ml V2= 11,3 ml V3=11,4 ml Os dados utilizados para as contas, foram as médias dos dados obtidos no laboratório. N° de mols de Ag+ adicionados: 0,0992657 x 0,025 = 2,4816 mmols N° de mols de Ag+ em excesso: 0,098086 x 0,0113 = 1,10837 mmols N° de mols de Clˉ: 2,4816 mmols - 1,10837 mmols = 1,3733 mmols [Clˉ] = 1,3733 x 10ˉ³------------------- 10 ml (soro) X---------------------------1000 ml X = 0,13733 mol/L Encontrar m/v de NaCl no soro: 0,13733 mol/L x 58,5g = 8,03380 g/l %NaCl no soro = 8,03380 g/l ----------------- 1000 ml X --------------------- 100ml X = 0,80% de NaCl no soro 4.3 Curiosidade - aplicação da argentometria: 5. Porque o pH da solução no método de Mohr deve estar entre 6,5 e 10? Mostre as equações. O método de Mohr exige um cuidado para que o pH da solução a ser titulada esteja num intervalo de pH entre 6,5 e 10. pH inferior a 6,5: quando o pH da solução é inferior a 6,5 a concentração de 𝐶𝑟𝑂4 2− (íons cromato) se reduz de tal ordem que o produto de solubilidade (Kps) do cromato de prata só é atingido com uma maior concentração de íons prata, fato que aumenta o volume da titulação. pH superior a 10,0: caso o pH da solução seja superior a 10,0 o hidróxido de prata precipitaria e, desse modo, consumiria íons 𝐴𝑔+que precipitaria na forma de 𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4. Nesse caso, culminaria também no consumo de um maior volume de titulante (𝐴𝑔𝑁𝑂3) para precipitar o indicador. Nesse processo, duas reações estão envolvidas: a reação de precipitação do cloreto de prata (AgCl – coloração branca) e a de precipitação do cromato de prata (𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4- coloração avermelhada). Sabe-se que os íons prata se precipitarão antes do cromato de prata a ser formado devido às diferenças de Kps (produtos de solubilidade) dos sólidos em questão. 𝐴𝑔(𝑎𝑞) + + 𝐶𝑙(𝑎𝑞) − ⇌ 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) (1) A argentometria é um método utilizado em larga escala no controle de qualidade da água. Isso porque os íons resultantes da dissolução de minerais, mesmo em baixas concentrações, podem interferir em outras determinações, como a DQO. Os cloretos, por exemplo, são oriundos da dissolução de sais. Sua origem natural é a dissolução de minerais e da intrusão salina enquanto que a origem antropogênica são os despejos domésticos e industriais (CONAMA). 2𝐴𝑔(𝑎𝑞) + + 𝐶𝑟𝑂4 (𝑎𝑞) 2− ⇌ 𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4 (𝑠) (4) Sabe-se que o Kps do AgCl é 1,8.10−10 e que o Kps do 𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4 é 2,40.10 −12 . Conclui-se, pois, que a precipitação do cloreto de prata ocorre antes que a do cromato de prata. Como a estequiometria da reação de precipitação de cloreto de prata é de 1:1, pode-se calcular a quantidade de cloreto na amostra pelo volume de titulante (nitrato de prata) adicionado. 5.1 Curiosidade – explicação para a realização da titulação em branco: 6. Porque o pH do meio do método de Volhard deve ser acidificado? O método de Volhard requer que o pH do meio esteja acidificado para evitar a hidrólise do íon Fe (III). A sua principal vantagem é a aplicação em meio fortemente ácido que impede a precipitação de interferentes como, por exemplo, o arseniato, fosfato, carbonato e oxalato. De igual modo, não há interferência dos íons de metais de transição, exceto os fortemente corados. Agentes oxidantes fortes reagem com o tiocianato. 6.1 Curiosidade – Comparação do método de Mohr e Volhard no que diz respeito ao ponto final da titulação: O método de Mohr para a determinação de [Cl-] em solução exige que uma titulação em branco seja realizada. Esse procedimento deve ser feito para possibilitar que o erro cometido na detecção do ponto final possa ser corrigido. O valor da prova em branco deve ser subtraído do valor da titulação propriamente dito (BACCAN, et al., p.230). Realizando-se a titulação pelo método de Mohr, percebe-se que o ponto final (percepção visual do final da titulação) foi estimado um pouco depois do ponto de equivalência (momento em que o titulado reagiu completamente com o titulante, isto é, quando suas concentrações estão nas proporções estequiométricas da reação). Por outro lado, empregando-se o método de Volhard o ponto final foi estimado um pouco antes do ponto estequiométrico.
Compartilhar