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A segunda prova prática segue o mesmo modelo da primeira. Vocês terão que seguir aqueles mesmos procedimentos: Preparação da solução do titulante, padronização do titulante, diluição da amostra (caso necessário) e a determinação do analito. 1. DICROMATOMETRIA A dicromatometria é o segundo método que aprendemos em que há uma reação de oxirredução. Nesse método, é usada uma solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7) como titulante. Essa solução tem características oxidantes, portanto ela é usada na determinação de substâncias redutoras. O dicromato não é um oxidante tão forte como o permanganato, porém ele possui algumas vantagens importantes. A primeira é o fato de as soluções de dicromato de potássio serem padrões primário, ou seja, não é necessário padronizá-lo. A segunda vantagem é poder utilizar o ácido clorídrico. As amostras de minério de ferro, por exemplo, precisam serem tratadas com ácido clorídrico para que haja a dissolução do minério. Assim, se eu desejo determinar a quantidade de ferro em uma amostra de minério, eu posso utilizar a dicromatometria, isto porque o potencial de redução cloreto é maior que o do dicromato, ou seja, o dicromato não consegue oxidar o cloreto, somente o ferro presente na amostra. Cl2 + 2e- 2Cl- EoT = 1,36V Cr2O72- + 14H+ + 6 e- 2Cr3+ + 7H2O EoT = 1,33V Esse era um problema de não se poder utilizar o HCl na permanganimetria, pois o potencial de redução do permanganato é maior que o do cloreto, por causa disso, ele acaba também reduzindo o cloreto, gastando um volume de titulante maior que o necessário e provocando erro na análise. 1.1. Determinação de Ferro em amostras de minério de ferro Os minérios de ferro são rochas que contém o ferro em sua composição, e este ferro pode estar presente nos seus dois estados de oxidação: Fe2+ e Fe3+ Através da dicromatometria é possível determinar a concentração de ferro existente em uma amostra de minério de ferro. O dicromato possui um potencial de redução maior que o do ferro, portanto ele é capaz de oxidar as espécies de Fe2+ presentes na amostra. Cr2O72- + 14H+ + 6 e- 2Cr3+ + 7H2O EoT = 1,33V Fe3+ + 1 e- Fe3+ EoT = 0,77V Sendo assim, é possível determinar a concentração de ferro nas amostras através de duas titulações: a primeira é uma titulação direta da amostra de ferro para determinar o Fe2+ presente nela, e na segunda é feito um processo de redução de todo o Fe3+ presente na amostra para Fe2+, e em seguida esse Fe2+ é titulado pelo dicromato. O Fe3+ pode ser encontrado pela diferença do total de ferro encontrado na segunda titulação menos a concentração de Fe2+ encontrado na primeira titulação. 1.1.1. Problema do Indicador Assim como em toda titulação, é necessário a utilização de um indicador para indicar o ponto final da titulação. Como estamos fazendo uma titulação de oxirredução, é necessário usar também um indicador de oxirredução. No caso dessa titulação, o indicador usado é a difenilamina. Esse indicador apresenta um problema, o seu potencial de redução. Se observarmos o potencial de redução do indicador e o do ferro, podemos ver que são bem próximos. Fe3+ + 1 e- Fe2+ EoT = 0,77V Indoxidado + 2e- Indred EoT = 0,76V Como a diferença é muito próxima, o indicador muda de cor antes de todo o ferro da amostra ser consumido pelo dicromato, sendo assim, haveria um erro na determinação exata da concentração de ferro. Para contornar esse problema, é adicionado uma solução de ácido fosfórico xaroposo. O ácido fosfórico forma um complexo com o Fe3+, e seu potencial de redução para o Fe2+ é muito menor. Fe(PO4)23- + 1e Fe2+ + 2PO43- EoT = 0,46V Sendo assim, a diferença de potencial entre o dicromato e o complexo de ferro é muito maior ( ddp = 1,33-0,46 = 0,67v) do que a diferença de potencial entre o indicador e o dicromato (ddp = 1,33 – 0,76 = 0,57V). Por causa disso, a reação com o ferro acontece primeiro, e somente depois de todo o ferro for titulado que o indicador muda de cor. 1.2. Determinação do Fe2+ na amostra. A determinação é feita diretamente pela titulação da amostra de ferro com a solução de dicromato de potássio. K2Cr2O7 0,05102 mol.L-1 Volume gasto = 23,50 mL 20,00 mL de amostra de ferro 10 mL de H3PO4 xaroposo 2 gotas Difenilamina sulfonato de bário Titular até cor azul violeta Reação da Titulação Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Cálculos ¨6 ( M x V) Cr2O72- = ( M x V) Fe2+ 6 (0,05012 x 23,50 mL) = (20,00 mL x MFe(II) ) MFe(II) = (6 * 0,05012 * 23,50) / 20,00 MFe(II) = 0,3533 mol.L-1 TFe(II) = MFe(II) x MMFe(II) TFe(II) = 0,3533 * 55,8 TFe(II) = 19,7 g.L-1 1.3. Determinação do Fe total na amostra Para se fazer a determinação total de ferro nas amostras de minério, é necessário fazer uma redução de todo o Fe3+ da amostra para Fe2+. Primeiramente é adicionado ácido clorídrico concentrado à amostra, que fará com que a solução fique amarela pela formação do FeCl3. A solução é levada então para aquecimento até a fervura. Quando começar a ferver, é retirada do aquecimento e adicionado lentamente o agente redutor. Essa redução é feita pela adição do cloreto estanoso, que é um agente redutor. Sn2+ + 2Fe3+ Sn4+ + 2Fe2+ O SnCl2 é adicionado até que todo o Fe3+ tenha sido reduzido para Fe2+, e a solução fique incolor. 1.3.1. Problema com o SnCl2 Como o Sn²+ é uma espécie redutora, ele pode reagir com o dicromato que é oxidante. Por causa disso, o excesso de Sn2+ adicionado deve ser retirado da solução, para que não haja gasto em excesso do titulante e provoque erro na análise. Para isso, é adicionado um agente oxidante, que oxida o Sn2+ para Sn4+. Esse agente é o cloreto mercúrico (HgCl2). Sn2+ + HgCl2 Sn4+ + Hg2Cl2(s) O Hg2Cl2(s) é um precipitado branco que não influencia na titulação com o dicromato. A adição de HgCl2 deve ser feita com cuidado, de uma só vez, e com a solução totalmente resfriada. Caso isso não seja obedecido, haverá a formação de Hgo, que também tem características redutoras e interfere na titulação com o dicromato. O Hg0 é preto, então se ao adicionar o HgCl2 a solução ficou cinza/preta em vez de branco, é necessário descartar a amostra e realizar todo o processo novamente. 1.3.2. Determinação do ferro total Agora que todo o Fe3+ foi reduzido, o Fe2+ total pode ser titulado pelo dicromato. K2Cr2O7 0,05102 mol.L-1 Volume gasto = 27,42 mL 20,00 mL de amostra de ferro 10 mL de H3PO4 xaroposo 2 gotas Difenilamina sulfonato de bário Titular até cor azul violeta Reação da Titulação Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Cálculos ¨6 ( M x V) Cr2O72- = ( M x V) Fe2+ 6 (0,05012 x 27,42 mL) = (20,00 mL x MFe(II) ) MFe(total) = (6 * 0,05012 * 23,50) / 20,00 MFe(total) = 0,4123 mol.L-1 TFe(total) = MFe(II) x MMFe(II) TFe(total) = 0,4123 * 55,8 TFe(total) = 23,0 g.L-1 1.4. Determinação do Fe3+ Como já foi determinado o Fe(II) presente na amostra e o ferrototal, a concentração de Fe(III) presente na amostra é feita pela diferença destes valores. Mtotal = MFe(II) + MFe(III) MFe(III) = Mtotal - MFe(II) MFe(III) = 0,4123 – 0,3533 MFe(III) = 0,05900 mol.L-1 Tendo a molaridade, é só fazer os cálculos do título e da %m/m igual do relatório 1.5. Observações Guardem a razão estequiométrica dessa reação! 6 Fe : 1 dicromato. O dicromato sempre vai reagir com o Fe(II) A mudança de cor do indicador é para uma cor azul violeta 2. IODOMETRIA A iodometria, diferente dos outros métodos de oxirredução, é um método de determinação indireto, ou seja, a espécie que será titulada será um produto da reação da espécie oxidante presente na amostra com um excesso de iodeto, que tem caráter redutor. O produto dessa reação é o Iodo (I2), e esse iodo que é formado que é titulado pela solução de tiossulfato (S2O3). 2.1. Padronização da solução de Na2S2O3 Como a solução de tiossulfato não é um padrão primário, ela necessita ser padronizada. Essa padronização é feita com uma solução padrão de Iodato de potássio (KIO3). A solução de iodato é tratada com um excesso de iodeto (I-) em meio ácido, onde ocorre a formação do iodo IO3 + 5I- + 6H+ 3 I2 + 3H2O Esse iodo produzido é titulado pela solução de tiossulfato, conforme a reação abaixo. 3I2 + 6S2O3 6I- + 3S4O6 Sendo assim, é possível relacionar a quantidade de iodato que reagiu com o iodeto com o iodo que foi titulado pelo tiossulfato, através da reação global IO3 + 5I- + 6H+ 3 I2 + 3H2O 3I2 + 6S2O3 6I- + 3S4O6 ------------------------------------------------------------------ IO3 + 6S2O3 + 6H+ 3S4O6 +I- + 3H2O Então, pela reação acima, podemos determinar a reazão estequiométrica do processo: 6 (M x V) IO3- = (M x V) S2O3 Na2S2O3 Volume gasto = 21,40 mL 20,00 mL de KIO3 0,008333 mol.L 5,0mL de H2SO4 10 mL de KI 10%m/v Titular até amarelo claro Adicionar solução de amido Titular até desaparecimento da cor azul Reação da Titulação IO3 - + 6S2O3 + 6H+ 3S4O6 +I- + 3H2O Cálculos ¨6 ( M x V) IO3 - - = ( M x V) S2O3 6 (0,008333 x 20,00 mL) = (21,40 mL x MS2O3 ) MS2O3 = (6 * 0,008333 * 20,00) / 21,40 MS2O3 = 0,04673 mol.L-1 2.2. Determinação de cloro ativo em água sanitária A determinação de teor de cloro ativo na água sanitária pode ser feita através do método da iodometria. A água sanitária é produzida através da reação do gás cloro (Cl2) em um meio alcalino, através da reação abaixo: Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O O íon hipoclorito (ClO-) é um ótimo agente oxidante, e ao ser tratado com excesso de iodeto (I-), libera uma quantidade estequiométrica de iodo (I2). ClO- + 2I- + 2H+ Cl- + I2 + H2O Esse iodo então pode ser titulado pela solução de tiossulfato padronizado para ser feita a determinação do teor de hipoclorito (%m/v NaClO) e o teor de cloro ativo (%m/v Cl2) na amostra de água sanitária. I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62- .......................................................................... ClO- + 2S2O32- + 2H+ Cl- + S4O62- + H2O 2.2.1. Diluição da amostra Para evitar o gasto em excesso de titulante, normalmente a amostra de água sanitária deve ser diluída. Seguir as informações do roteiro. 2.2.2. Titulação Então, um volume dessa solução de água sanitária é tratada com um excesso de iodeto em meio ácido, e o produto formado(iodo) é titulado pela solução padronizada de tiossulfato. Na2S2O3 0,04673 mol.L-1 Volume gasto = 13,40 mL 20,00 mL de amostra de água sanitária 5,0mL de H2SO4 10 mL de KI 10%m/v 2 gotas Difenilamina sulfonato de bário Reação da Titulação ClO- + 2S2O32- + 2H+ Cl- + S4O62- + H2O Cálculos ¨2 (M x V) ClO- = (M x V) S2O3 2 (M ClO- x 20,00 mL) = (13,40 mL x 0,04673 mol. L-1) M ClO- = (13,40 x 0,04673) / (20,00 * 2) M ClO- = 0,04673 mol. L-1 T = MxMM TNaClO = M ClO- * MMNaClO TNaClO = 0,04673 mol. L-1 * 74,5 g.mol-1 TNaClO = 3,48 g.L-1 TCl2 = MClO- * MMCl2 TCl2 = 0,04673 mol. L-1 * 71,5 g.mol-1 TCl2 = 3,34 g.L-1 2.2.3. Indicador O indicador usado nessa titulação é uma solução de amido, só que ele somente é adicionado perto do final da titulação, diferente das outras titulações em que o indicador é adicionado no início. O iodo formado pela reação da amostra oxidante com o iodeto tem uma cor castanho avermelhado bem característico. A mediada que o iodo vai sendo titulado pelo tiossulfato, a solução vai sendo descolorida até ficar uma cor amarelo claro. Nesse momento então que é adicionado o amido. O amido forma um complexo com o iodo em presença de iodeto, que tem uma cor azul escura. Esse complexo é insolúvel, o que faz com que a adição no início da titulação não seja possível, pois o iodo está estequiometricamente relacionado com a quantidade de agente oxidante presente na amostra. Sendo assim, se ele fosse adicionado no início da titulação, haveria um erro muito grande na análise. Então o processo é feito da seguinte maneira: Titulação da amostra oxidante até esmaecimento da cor castanho do iodo para uma cor amarela bem clara. Adição da solução de amido para formação do complexo do amido com o iodo, que tem coloração azul escura Titulação até a solução azul ficar incolor OBS: Se houve diluição da amostra, não esquecer de multiplicar a molaridade achado pelo fator de diluição para encontrar a concentração real de hipoclorito na água sanitária. 3. ARGENTIMETRIA A argentimetria é um método utilizado para a determinação de halogenetos em uma solução pela reação com o nitrato de prata, gerando um composto pouco solúvel. Ela é um método direto, visto que o analito será titulado diretamente pela solução de prata. Esse procedimento pode ser dividido em dois métodos: método de Mohr e método de Fajans. A diferença entre os dois métodos está no tipo de indicador usado. 3.1. Método de Mohr No método de Mohr, a solução de halogeneto é titulada pelo nitrato de prata e é usado o Cromato de Potássio (K2CrO4) como indicador. Esse indicador forma um composto pouco solúvel com a prata. 2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4(s) AMARELO VERMELHO TIJOLO 3.1.1. Influência do pH Para essa análise, o pH da solução deve estar torno do neutro até levemente básico (6,5 – 9,0). Caso o pH esteja menor do que 6 (pH < 6,5), ocorre a hidrólise do indicador. 2CrO42- + 2H3O+ Cr2O72- + 3H2O Amarelo laranja O dicromato em solução é laranja, então seria impossível ver a mudança de cor da solução Caso o pH esteja maior do que 9 (pH > 9,0), ocorre a reação da prata do titulante com a alcalinidade do meio. 2Ag+ + 2OH- 2 AgOH Ag2O(s) + H2O O titulante então está sendo consumido e formando um sólido preto. Por conta disso, esse método é inviável fora dessa faixa de pH 3.1.2. Padronização de uma solução de AgNO3 pelo método de Mohr A solução de AgNO3 não é um padrão primário, então, asua padronização pode ser feita pelo método de Mohr, através da titulação do nitrato de prata com uma solução de NaCl de concentração conhecida, que é um padrão primário. AgNO3 Volume gasto = 21,40 mL 20,00 mL de NaCl 0,05000 mol.L 1,0 mL de K2CrO4 5 %m/v Titular até vermelho tijolo claro Reação da Titulação Ag+ + Cl- AgCl(s) branco Cálculos ( M x V) Ag+ = ( M x V) Cl- (MAg+ x 21,40 mL) = (20,00 mL x 0,05000 mol. L-1) MAg+ = (0,05000 * 20,00) / 21,40 MAg+ = 0,04673 mol.L-1 3.2. Método de Fajans A diferença do método de Fajans para o método de Mohr é o tipo de indicador empregado. No método de Mohr, o indicador é de precipitação, pois há a formação de um composto pouco solúvel. Já no método de fajans, o indicador usado é de adsorção. Nessa prática, o indicador usado é a fluoresceína. O mecanismo de ação do indicador é demonstrado na figura abaixo: Antes do início da titulação, temos somente em solução o cloreto e o indicador na sua forma livre, Ind-, que tem uma cor verde fluorescente. Ao iniciar a titulação, começa a ser formado o precipitado de cloreto de prata. Os íons de cloreto presente na amostra acabam formando uma atmosfera em volta desse precipitado, gerando uma camada elétrica negativa. Por conta dessa camada ser negativa, o indicador é repelido pela repulsão provocada pelas cargas iguais, e ele permanece em sua forma livre na solução. A medida que a titulação vai ocorrendo, os íons cloreto da amostra vão reagindo com a prata que está sendo adicionada na solução. Quando chega no ponto estequiométrico, todo o cloreto já reagiu e virou cloreto de prata. Logo após o ponto estequiométrica, começa a haver um excesso de prata na solução, e essa prata acaba formando uma camada elétrica em volta do precipitado. Por conta de os íons de prata terem carga positiva, o indicador agora consegue se adsorver nessa camada, formando uma ligação. Ao formar essa ligação, ele acaba mudando de cor, de um verde fluorescente para uma coloração rosa. 3.2.1. Influência do pH Para essa análise, o pH da solução deve estar torno do neutro até levemente básico (6,0 – 9,0). Caso o pH esteja menor do que 6 (pH < 6,0), ocorre a hidrólise do indicador. Ind- + H3O+ HInd + H2O O indicador passa então a ficar na sua forma neutra, e como ele necessita da carga negativa para se adsorver na camada elétrica, seria impossível perceber o ponto final da titulação Caso o pH esteja maior do que 9 (pH > 9,0), ocorre a reação da prata do titulante com a alcalinidade do meio. 2Ag+ + 2OH- 2 AgOH Ag2O(s) + H2O O titulante então está sendo consumido e formando um sólido preto. Por conta disso, esse método é inviável fora dessa faixa de pH 3.2.2. Determinação de cloreto em uma amostra de cloreto A determinação de cloreto em uma amostra pode ser determinada então pela titulação de uma alíquota dessa amostra com uma solução padronizada de AgNO3. AgNO3 0,04673 mol .L-1 Volume gasto = 21,40 mL 20,00 mL de amostra 2 gotas de fluoresceína Titular até o primeiro tom de rosa. Reação da Titulação Ag+ + Cl- AgCl(s) branco Cálculos ( M x V) Ag+ = ( M x V) Cl- (0,04673 mol .L-1 x 21,40 mL) = (20,00 mL x MCl-) MCl- = (0,04673 * 21,40) / 20,00 MCl- = 0,05000 mol.L-1 TNaCl = M Cl- * MMNaCl TNaCl = 0,05000 mol. L-1 * 58,5 g.mol-1 TNaCl = 2,92 g.L-1 OBS: Se houve diluição da amostra, não esquecer de multiplicar a molaridade achada pelo fator de diluição para encontrar a concentração real de cloreto na amostra. 4. ARGENTOMETRIA A argentometria é o método indireto para determinação de halogenetos em solução, também conhecido como método de Volhard. É adicionada a amostra de halogeneto uma quantidade conhecida de Nitrato de Prata, que irá reagir com o halogeneto da amostra e gerar um composto pouco solúvel. A prata em excesso que não reagiu é então titulada por uma solução de tiocianato de potássio (KSCN), e então é feita a subtração do valor da prata que foi titulada pelo KSCN pelo total de prata adicionada. nAg adicionada = nAgreagiu com cloreto + nAgtitulada pelo KSCN O indicador usado nesse método é o Fe3+ na forma de alúmen férrico. Ele reage com o excesso de KSCN da titulação, formando um complexo de cor vermelho sangue. Fe3+ + SCN- FeSCN2- Vermelho sangue Uma vantagem da utilização desse método é poder usar o meio fortemente ácido. Ele é necessário para que não haja a formação de hidroxicomplexos com o Fe3+ do indicador, impossibilitando assim a observação do ponto final da titulação, além de eliminar a ação de íons interferentes. Fe3+ + 2H2O FeOH2+ + H3O+ FeOH2+ + 2H2O Fe(OH)2+ + H3O+ Fe(OH)2+ + 2H2O Fe(OH)3(s) + H3O+ 4.1. Problema do KSCN Para a determinação do cloreto, é adicionada uma grande quantidade de nitrato de prata que irá formar o AgCl(s). A prata que não reagiu vai ser então titulada pelo tiocianato(SCN-). Porém, há um inconveniente Ag+ + SCN- AgSCN(s) kps = 1,0 x 10-12 Ag+ + Cl- AgSCN(s) kps = 1,7 x 10-10 Como o AgSCN é mais insolúvel que o AgCl, após o ponto estequiométrico o SCN- que seria adicionado iria acabar “roubando” a prata do composto de AgCl, e por consequência iria dissolver o precipitado e provocaria um erro na análise. AgCl(s) + SCN- AgSCN(s) + Cl- Para resolver esse problema, é adicionado óleo de soja à solução. O óleo de soja forma uma película protetora que impede que o tiocianato entre em contato com o precipitado e sequestre a sua prata. 4.2. Padronização do KSCN A padronização do titulante pode ser feita através da titulação de uma solução padrão de NaCl. KSCN Volume gasto = 21,40 mL 10,00 mL de NaCL 0,05000 mol.L-1 20,00 ml de AgNO3 0,04672 mol.L-1 5 mL de HNO3 5 mol.L-1 2,0 ml de óleo de soja 1,0 ml de alúmen férrico Titular até o primeiro tom de vermelho. Reação da Titulação Ag+ + SCN- AgSCN(s) branco Cálculos ( M x V) Ag+adicionada = (M x V)Ag+ reagiu com Cl- + (M x V) Ag titulado pelo scn (0,04672 mol. L-1 x 20,00 mL) = (10,00 mL x 0,05000) + (MSCN x 21,40) MSCN-- = [ (0,04673 * 20,00) – (10,00*0,0500) ] / 21,40 MSCN = 0,02029 mol. L-1 4.3. Determinação de cloreto em uma amostra de água do mar O cloreto presente em uma amostra de água do mar pode ser determinado pelo método de Volhard KSCN 0,02029 mol .L-1 Volume gasto = 13,12 mL 10,00 mL de amostra de água do mar 20,00 ml de AgNO3 0,04672 mol.L-1 5 mL de HNO3 5 mol.L-1 2,0 ml de óleo de soja 1,0 ml de alúmen férrico Titular até o primeiro tom de vermelho. Reação da Titulação Ag+ + SCN- AgSCN(s) branco Cálculos ( M x V) Ag+adicionada = (M x V)Ag+ reagiu com Cl- + (M x V) Ag titulado pelo scn (0,04672 mol. L-1 x 20,00 mL) = (10,00 mL x MCl-) + (0,02029 x 13,12) MCl- = [ (0,04672 * 20,00) – (13,12*0,02029) ] / 10,00 MCl- = 0,06682 mol. L-1 TNaCl = M Cl- * MMNaCl TNaCl = 0,06682 mol. L-1 * 58,5 g.mol-1 TNaCl = 3,91 g.L-1 OBS: Se houve diluição da amostra, não esquecer de multiplicar a molaridade achada pelo fator de diluição para encontrar a concentração real de cloreto na amostra. 5. COMPLEXOMETRIA A complexometria é uma titulação que envolve a formação de um complexo. Essa reação é uma reação ácido-base de Lewis, onde se tem um ácido de lewis, que normalmente é um cátion metálico, que recebe um par de elétrons de uma base de lewis, também chamada de ligante. M + L [M-L] Como um exemplo, nós temos a reação do cálcio e do magnésio com o acido etilenodiaminotetracético, mais conhecido como EDTA. O EDTA é um ligante bastante utilizado, e por ele ter 6 pares de elétrons que possam ser doados, as estequiometrias de reação são sempre 1:1 Por conta disso, pode-se determinar, por exemplo, a concentração de íons cálcio e magnésio em uma amostra de água, através da titulação de uma alíquota dessa amostra com o EDTA. 5.1. Indicadores metalocrômicos Os indicadores utilizados nesse tipo de titulação são chamado de metalocrômicos. Isso porque eles se ligam um com o metal presente na solução, gerando um complexo colorido. A medida que a amostra vai sendo titulada, o EDTA vai “sequestrando” o metal que está no complexo com o indicador, e liberando o indicador na sua forma livre na solução. Isso acontece porque o complexo formado entre o EDTA e o metal tem uma constante de formação maior (mais estável) do que o complexo formado entre o indicador e o metal. O indicador em sua forma livre possui uma cor diferente do que na sua forma complexada, e por causa disso é possível observar a mudança da coloração da solução. [M-Ind] + EDTA Ind + [M-EDTA] Cor A Cor B 5.2. Determinação de cálcio e magnésio em uma amostra de água dura. A chamada água dura é uma amostra de água que contém íons de cálcio e magnésio. Assim, para se avaliar se uma amostra de água é considerada dura ou não, basta esta amostra ser titulada com o EDTA. O EDTA (H4Y) é um ácido tetraprótico, porém a forma que realiza as reações de complexação é o seu ânion Y4-. Essa solução é muito cara, e as soluções preparadas de EDTA no laboratório são feitas a partir do seu sal dissódico (Na2H2Y). M + H2Y + 2H2O [M-Y] + 2H3O+ Assim, para forçar a reação na direção da formação do complexo [M-Y], o pH da solução é aumentado, diminuindo assim a concentração de H3O+ e deslocando o equilíbrio acima para a direita. Por conta disso, essas titulações são realizadas em pH acima de 10. A determinação do cálcio e do magnésio na água dura é feita através de duas titulações: uma em que se titula somente o cálcio - também chamada de dureza parcial – e a outra onde se titulam as duas espécies, cálcio e magnésio, também chamada de dureza total 5.2.1. Padronização do EDTA O EDTA pode ser padronizado através da titulação com uma solução de CaCO3. EDTA Volume gasto = 21,20mL 20,00 mL de CaCO3 0,05000 mol.L-1 40mL de água destilada 10 mL de KOH 10%m/v Uma pitada de murexida Titular até o primeiro roxo/lilás escuro. Nessa titulação, o cálcio forma um complexo com a murexida de cor vermelho cereja. A medida em que a titulação ocorre, vai havendo a formação do complexo [Ca-Y] e a murexida vai sendo liberada na sua forma livre para a solução. A murexida em sua forma livre possui a cor lilás, portanto é possível observar o ponto final da titulação quando a solução muda de cor de vermelho cereja para lilás. Reação da Titulação Ca2+ + Y4- CaY2- Cálculos (M x V) EDTA = (M x V) Ca2+ (MEDTA x 21,20 mL) = (20,00 mL x 0,05000) MEDTA = (0,05000 * 20,00) / 21,20 MEDTA = 0,04717 mol.L-1 5.2.2. Determinação do Cálcio (dureza parcial) Para se determinar a dureza parcial de uma amostra, é feita a titulação da mesma com EDTA utilizando o indicador murexida e na presença de uma base forte, como o KOH. O KOH, por ser uma base forte, eleva bastante o pH da solução. Acontece que o magnésio em pH acima de 11,0 acaba precipitando na forma de hidróxido de magnésio. Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2(s) Sendo assim, só que resta em solução é o cálcio. Outro ponto é a murexida, indicador utilizado nessa titulação, formar complexo somente com o cálcio. EDTA 0,04717 mol.L-1 Volume gasto = 23,10mL 20,00 mL de amostra de água dura 40mL de água destilada 10 mL de KOH 10%m/v Uma pitada de murexida Titular até o primeiro roxo/lilás escuro. Reação da Titulação Ca2+ + Y4- CaY2- Cálculos (M x V) EDTA = (M x V) Ca2+ (0,04717 mol.L-1 x 21,20 mL) = (20,00 mL x MCa2+) MCa2+ = (0,04717 * 21,20) / 20,00 MCa2+ = 0,05000 mol.L-1 TCaCO3 = M Ca2+ x MM CaCO3 TCaCO3 = 0,05000 mol. L-1 * 100 g.mol-1 TCaCO3 = 5,00 g.L-1 5.2.3. Determinação da dureza total A dureza total é a titulação das duas espécies (Ca e Mg) pelo EDTA. Para isso, o pH não pode aumentar também, pois se não o magnésio irá precipitar, portanto é adicionado em vez de uma base forte, um tampão amoniacal. Outro ponto é o uso do indicador negro de eriocromo. O negro de eriocromo só forma um complexo com o magnésio. Assim, tem-se a titulação da dureza total (Ca+Mg) da amostra EDTA 0,04717 mol.L-1 Volume gasto = 29,30mL 20,00 mL de amostra de água dura 40mL de água destilada 10 mL de tampão amoniacal pH = 10 Uma pitada de negro de eriocromo Titular até o primeiro tom de azul. Reação da Titulação Ca2+ + Y4- CaY2- Mg2+ + Y4- MgY2- Cálculos (M x V) EDTA = (M x V) total (0,04717 mol.L-1 x 29,30 mL) = (20,00 mL x MCa2+) Mtotal= (0,04717 * 29,30) / 20,00 Mtotal = 0,06910 mol.L-1 TCaCO3 = M total x MM CaCO3 TCaCO3 = 0,06910 mol. L-1 * 100 g.mol-1 TCaCO3 = 6,91 g.L-1 5.3. Determinação da dureza em MgCO3 Como sabemos a dureza total e a dureza parcial de cálcio, é possível determinar também a dureza parcial de magnésio da amostra Mtotal = MCa2+ + MMg2+ MMg2+ = 0,06910 mol.L-1 - 0,05000 mol.L-1 MMg2+ = 0,01910 mol.L-1 TMgCO3 = M total x MM CaCO3 TMgCO3 = 0,01910 mol. L-1 * 84 g.mol-1 TMgCO3 = 1,60 g.L-1 5.4. Determinação de cálcio em leite A determinação de cálcio em leite é feita através de substituição. É adicionada a amostra de leite um volume de um reagente com concentração conhecida do complexo [MgY]2-. Como o complexo do EDTA tem uma constante de formação maior, o cálcio sequestra o Y4- do complexo e libera o Mg para a solução. Esse Mg que é liberado é então titulado por uma solução de EDTA de concentração conhecida. Como esse Mg que foi liberado é proporcional ao cálcio presente na amostra, então n Ca2+ = (MxV) EDTAEDTA 0,04717 mol.L-1 Volume gasto = 24,30mL 1g de leite em pó 40mL de água destilada 10 mL de tampão amoniacal pH = 10 2 mL de solução reagente de MgY Uma pitada de negro de eriocromo Titular até o primeiro tom de azul. Reação da Titulação Mg2+ + Y4- MgY2- Cálculos n Ca2+ = (MxV) EDTA n Ca2+ = (0,04717 mol.L-1 x 24,30mL) n Ca2+ = 1,146 mmol mCa = 1,146 mmol * 40,1 g.mol-1 mCa = 45,9 mg de cálcio 6. Considerações finais Todo o volume que você lê em um instrumento de precisão(bureta, pipeta volumétrica, etc) precisa ter 2 casas decimais ! V= 12,20 mL e não V=12,2 mL Respeitem os algarismos significativos!!!! Decorem as razão estequiométricas das titulações de oxirredução, as outras são sempre 1:1. Qualquer dúvida me mandar por e-mail.
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