TITULAÇÃO DE NEUTRALIZAÇÃO

Prévia do material em texto

26/8/2012
1
PROFª : CLEIDE MARIANO
TITULAÇÃO DE 
NEUTRALIZAÇÃO
Análise Titrimétrica ou Volumetria?
� O termo “análise titrimétrica” refere-se à análise química
quantitativa feita pela determinação do volume de uma solução,
cuja concentração é conhecida com exatidão. Este termo nos
remete à titulação.
� O termo “análise volumétrica” ainda é muito usado, apesar de
não ser o mais correto pois pode referir-se simplesmente à medida
de volumes, como no caso de gases.
� A análise titrimétrica tem vantagem sobre a gravimetria por ser
realizada de maneira mais rápida.
2
Titrimetria ou Volumetria 
Inclui um grupo de métodos analíticos clássicos baseados 
na medição de uma quantidade de um reagente de 
concentração exatamente conhecida que é necessária para 
reagir completamente com o analito.
3
26/8/2012
2
Vantagens dos métodos volumétricos
� A precisão (0,1%) é melhor do que na maior parte dos métodos 
instrumentais.
� São mais adequados para análises eventuais ou nas quais o 
número de amostras é pequeno.
� O equipamento não requer calibração constante.
� São relativamente baratos, com baixo custo unitário.
� São comumente empregados para calibrar ou verificar a exatidão
de análises de rotina feitas com instrumentos.
�Podem ser automatizados.
4
Desvantagens dos métodos volumétricos
� São menos sensíveis e menos seletivos do que os métodos 
instrumentais.
� O volume de trabalho é muito grande quando é necessário 
analisar grande número de amostras. 
�Neste caso, os métodos instrumentais tornam-se mais 
rápidos e de baixo custo.
5
Como é efetuado?
T
I
T
U
L
A
Ç
Ã
O
Titulante 
Titulado ou analito 
6
26/8/2012
3
Titulação 
É uma operação analítica 
utilizada em análise 
volumétrica com o objectivo 
de determinar a concentração 
de soluções.
7
Como se executa uma titulação?
Titulante (bureta) – solução de concentração 
desconhecida com volume conhecido
titulado (erlenmeyer) – solução com concentração
conhecida, mas de volume conhecido.
Titulação consiste na adição de uma solução de concentração rigorosamente 
conhecida e uma solução com concentração desconhecida 
8
Solução Padrão
9
TITULAÇÃO 
.SOLUÇÃO PADRÃO
PADRONIZAÇÃO
CONCENTRAÇÃO CONHECIDA
26/8/2012
4
Determinação da concentração da solução padrão
T
I
T
U
L
A
Ç
Ã
O
SOLUÇÃO A SER PADRONIZADA
PADRÃO PRIMÁRIO
10
Padrão Primário
O padrão primário é um composto suficientemente puro e 
estável que permite preparar uma solução padrão (primária) 
por pesagem direta do composto e diluição até um 
determinado volume de solução
11
Requisitos De Um Padrão Primário:
� Alta pureza
� Estabilidade ao ar
� Disponível, custo acessível
� Ausência de água de hidratação
� Solubilidade no meio de titulação
� Composição não deve variar com umidade
� Alta massa molar: erro relativo associado a pesagens é minimizado
12
26/8/2012
5
Determinação da concentração da solução padrão
� Solução padrão preparada que terá sua 
concentração determinada por volumetria.
� Volume conhecido de uma solução padrão
cuja concentração foi determinada pelo método
direto (massa de padrão primário).
� Concentração conhecida.
T
I
T
U
L
A
Ç
Ã
O
Padronização - exemplo
13
Determinação da concentração da solução padrão
14
O que é padrão secundário em volumetria?
� É um composto cuja pureza pode ser estabelecida por meio de
análise química quantitativa e que serve de referência para os
métodos titrimétricos .
� Não preenche todos os requisitos exigidos para um padrão
primário, mas sua pureza pode ser adequadamente estabelecida,
assegurando as condições da análise volumétrica.
Reação 
Ao adicionar uma solução 
conhecida em outra desconhecida 
acontecerá uma reação. Como 
poderei utiliza-la?
Estequiometria 
da reação
15
26/8/2012
6
Para que uma reação seja utilizada
1. Reação simples e com estequiometria conhecida
2. Apresentar mudanças químicas ou físicas (pH,
temperatura, condutividade), principalmente no ponto de
equivalência
3. Reação rápida
16
Pontos estequiométrico e final de uma titulação
� O ponto estequiométrico, de equivalência ou final
teórico de uma titulação é aquele calculado com base na
estequiometria da reação envolvida na titulação.
� O ponto final de uma titulação é aquele
determinado experimentalmente.
17
Ponto Estequiométrico
A altura da relação entre o número de mols do 
titulante adicionadas e o número de mols do titulado é a 
prevista pela estequiometria da reação:
nácido = nbase
18
26/8/2012
7
Detecção do Ponto Estequiométrico
Existem dois métodos:
Instrumental Colorimétrico
19
Cálculos volumétricos
Equações importantes
1) nA = mA
MMA
onde: nA = número de móis
mA = massa da substância química
MMA = massa molar da substância química
2) M1V1 = M2V2
onde: M = molaridade das soluções
V= volumes de cada solução, respectivamente.
20
Cálculos volumétricos
21
Equações importantes
3) nA = CA x VA
onde: nA = número de móis
CA = concentração da solução
VA = volume da solução
4) Fator estequiométrico - exemplo
Na2 CO3↔ 2Na+ + CO3 2-
(um mol de carbonato de sódio para dois mols de íon
sódio).
26/8/2012
8
Cálculos volumétricos
22
No fim da titulação:
Titulante(A)
Concentração: conhecida, CA
Volume: conhecido, VA
Titulado(B)
Concentração: desconhecida
Volume: conhecido, VB
Classificação das reações químicas em volumetria
1. Reações de neutralização: entre ácidos e bases
Ex: NaOH e HCl
2. Reações de precipitação: entre íons que formam
precipitados.
Ex: íon prata e íon cloreto formando AgCl(s)
3. Reações de oxirredução
Ex: determinação de hipoclorito com tiosulfato de 
sódio 
4. Reações de formação de complexos
Ex: determinação de cálcio com EDTA
23
Volumetria de Neutralização
São métodos de análise química clássica 
amplamente empregados para determinar 
quantidades de ácidos e de bases.
24
26/8/2012
9
Reação de Neutralização
... ocorre uma reação completa entre um ácido 
e uma base
ácido + base → sal + água
Por exemplo:
HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
25
Titulações ácido-base
pH varia durante uma titulação
26
Como varia o pH durante uma 
titulação?
Titulações ácido-base
27
As titulações ácido base podem ser de três tipos:
�Ácido forte-base forte
�Ácido fraco-base forte
�Ácido forte-base fraca
e distinguem -se pelo pH no ponto de equivalência.
26/8/2012
10
Curvas de titulação
28
A curva de titulação é o gráfico que mostra como a concentração de um dos 
reagentes varia quando o titulante é adicionado.
Esboço de uma curva de titulação de um ácido
29
pH 
inicial
Ponto de 
equivalência
Volume de titulante gasto 
até ao ponto de equivalência
Curvas de titulação
30
O ponto de equivalência da titulação não corresponde obrigatoriamente a 
uma solução neutra (pH = 7 a 25ºC). O pH no ponto de equivalência 
depende da força relativa das espécies envolvidas na reação.
Assim:
Ácido Forte + Base Forte � Sal Neutro + Água (pHeq = 7)
Ácido Forte + Base Fraca � Sal Ácido + Água (pHeq < 7)
Ácido Fraco + Base Forte � Sal Básico + Água (pHeq > 7)
26/8/2012
11
31
50 mL de ácido 
acético 0,1 M
Curva de Titulação
32
� Ler o volume de titulante gasto até ao ponto de 
equivalência
� Identificar titulante/titulado
� Identificar a titulação
Propriedades Ácido-Base dos Sais
33
�Hidrólise salina: descreve a reação de um anion ou de um cation de um 
sal, ou de ambos, com a água. A hidrólise de um sal emgeral afeta o pH da 
solução.
Sais que produzem soluções neutras:
NaNO3(aq) � Na+(aq)+NO3- (aq)
Sais que produzem soluções básicas:
CH3COONa(s) � Na+(aq)+CH3COO-(aq)
CH3COO-(aq)+H2O � CH3COOH(aq)+OH-(aq)
Sais que produzem soluções ácidas:
NH4Cl(aq)�NH+4 + Cl-
NH+4 + H2O�NH3+H3O+
26/8/2012
12
Propriedades Ácido-Base dos Sais
34
Sais em que o cations e o anions se hidrolisam
Kb>Ka. Se Kb do anion é maior do que Ka do cation, então a solução deve ser
básica, porque o anion se hidrolisa em maior extensão do que o cation. No
equilíbrio haverá mais íons OH- do que íons H+.
Kb<Ka. Inversamente se Kb do anion é menor do que Ka do cation, então a
solução deve ser ácida, porque o cation se hidrolisa em maior extensão que o
anion;
Ka ≈ Kb. Se Ka é aproximadamente igual a Kb, a solução será práticamente
neutra.
Propriedades Ácido-Base dos Sais
35
Sais em que o cations e o anions se hidrolisam
Identificação do ponto estequiométrico
36
Adiciona-se ao titulado um 
indicador ácido-base que muda 
de cor quando se atinge o ponto 
de equivalência.
26/8/2012
13
37
Indicadores ácido/base
Um indicador ácido/base é um ácido orgânico fraco ou 
uma base orgânica fraca, cuja forma não dissociada possui 
cor diferente daquela exibida por sua base conjugada ou 
seu ácido conjugado.
38
Indicadores ácido/base
Exemplo: indicador tipo ácido orgânico fraco
HInd +H20 ↔↔↔↔ H30+ + Ind-
Cor ácida Cor básica
Forma não Forma dissociada
dissociada Base conjugada
Ka = [H30+] [Ind-] [H30+] = Ka [Hind]
[Hind] [Ind-]
39
Indicadores ácido/base
Exemplo: indicador tipo base orgânica fraca
In + H20 ↔↔↔↔ InH
+ + OH-
Cor básica Cor ácida
Forma não Forma dissociada
dissociada Ácido conjugado
26/8/2012
14
40
Indicadores ácido/base
FENOLFTALEÍNA
41
Indicadores ácido/base
Teoria de Ostwald
mudança de cor de um indicador deve-se modificações 
estruturais, que incluem formas ressonantes.
VERMELHO DE FENOL
42
Indicadores ácido/base
Faixa de pH onde ocorre a mudança de cor
O olho humano não é muito sensível a diferenças de
cor provocadas pela ação dos indicadores ácido/base
quando:
0,1 > [HInd] > 10
[Ind-]
26/8/2012
15
43
Indicadores ácido/base
Faixa de pH onde ocorre a mudança de cor
[H30+] = Ka [HInd]
[Ind-]
[H30+] = 10 Ka (máximo) 
ou
[H30+] = 0,1 Ka (mínimo)
44
Indicadores ácido/base
Faixa de pH onde ocorre a mudança de cor
[H30+] = 10 Ka (máximo)
pH (cor ácida) = - log 10 Ka = - log 10 – log Ka
pH (cor ácida) = pKa - 1
pH (cor básica) = - log 0,1 Ka = - log 0,1 – log Ka
pH (cor básica) = pKa + 1
Faixa de pH de um indicador é igual a pKa ±±±± 1
Exemplo: indicador com Ka = 1 x 10-5, pKa = 5
Faixa de mudança de cor estará entre pH 4 e 6.
45
Indicadores ácido/base
Zona de Transição ou Ponto de Viragem
É a variação de um indicador que corresponde a um meio 
ácido para a cor que corresponde a um meio básico não é 
brusca, mas ocorre num certo intervalo de pH.
26/8/2012
16
46
Indicadores ácido/base
Fatores que afetam a Zona de Transição
� Concentração
� Temperatura
� Pressão
47
48
Indicadores ácido/base
[ ]
[ ]
[ ]
[ ] básicacor a predomina0
ácidocor a predomina0
⇒≥
⇒≥
−
−
HIn
In
In
HIn
Indicador Em ácido Em base Gama de pH
Azul de timol Vermelho Amarelo 1,2-2,8
Azul de bromofenol Amarelo Purpura 3,0-4,6
Laranja de metilo Laranja Amarelo 3,1-4,4
Vermelho de metilo Vermelho Amarelo 4,2-6,3
Azul de clorofenol Amarelo Vermelho 4,8-6,4
Azul de 
bromotimol
Amarelo Azul 6,0-7,6
Vermelho de cresol Amarelo Vermelho 7,2-8,8
Fenolftaleína Incolor Rosa 8,3-10,0
26/8/2012
17
49
Indicadores ácido/base
50
Indicadores ácido/base
Escolha do indicador
Estes passos de análise teórica devem ser executados antes da
análise no laboratório, visto que, a não observância da relação pH do
ponto de equivalência/ pH do ponto final poderá levar a um
considerável erro.
Calcular o pH :
1. Antes de iniciar a titulação.
2. Entre o início da adição do titulante e o ponto de equivalência.
3. No ponto de equivalência.
4. Entre o ponto de equivalência e o final da titulação.
Erro de titulação
51
A diferença entre o ponto final (observado pela mudança
de cor) e o ponto de equivalência é o inevitável erro de
titulação.
Quanto mais perto do pH do ponto de equivalência for a
da mudança de cor do indicador, menor o erro do
indicador ou erro de titulação.
OBS: Nunca usar mais do que algumas gotas do indicador 
para uma titulação, pois eles são preparados em soluções 
ácidas ou básicas, e assim se for utilizado um volume 
muito grande, ele poderá interferir na análise.
26/8/2012
18
Erro de titulação
52
Ponto de equivalência e ponto final
Entretanto, essa diferença existe é determina o erro de
titulação:
Et = Vpf – Vpe
Et = erro de titulação
Vpf= volume gasto até a identificação do ponto final
Vpe= volume teórico para atingir o ponto de equivalência