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06/03/2015 1 Profa. Dra. Patrícia S Santiago VOLUMETRIA Profa. Dra. Patrícia Santiago • Classificação dos métodos volumétricos • Ponto final e ponto de equivalência em volumetria • Características das reações para análises volumétricas • Curvas de titulação • Substâncias padrão empregadas em métodos de titulação • Instrumentação empregada em volumetria • Aspecto das curvas de titulação • Cálculos em métodos de Titulação Tipos de volumetria 1. Volumetria de neutralização � 2. Volumetria de complexação 3. Volumetria de precipitação � 4. Aplicações nas ciências agrárias Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago VOLUMETRIA Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago Em Química Analítica, os métodos que se baseiam no “Sinal Analítico” Volume de uma Solução de Concentração Conhecida , ou Titulante, para se avaliar a concentração de uma Solução de Concentração Desconhecida, ou Titulado, são designados genéricamente de Métodos Titulométricos de Análise ou Volumetria. Volumetria 06/03/2015 2 Titulação ou Volumetria Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago VOLUMETRIA Ponto de equivalência Ponto final 06/03/2015 3 CURVAS DE TITULAÇÃO Nesta figura torna-se evidente que em métodos titulométricos, o Ponto Final deve situar-se o mais próximo possível do Ponto de Equivalência, assegurando-se o menor erro possível. Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago Como se detecta o ponto de equivalência? Existem dois métodos: Potenciométrico Colorimétrico Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago Método Potenciométrico Durante a titulação introduz-se um eléctrodo de pH no titulado, o que permite medir o pH ao longo da titulação e traçar a curva de titulação. Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago 06/03/2015 4 CARACTERÍSTICAS DAS REAÇÕES PARA ANÁLISES VOLUMÉTRICAS A reação deve ser descrita por uma ÚNICA EQUAÇÃO química bem definida; • Não podem ocorrer reações paralelas; A reação deve ser RÁPIDA; Deve haver um meio satisfatório para DETECÇÃO do PONTO FINAL DA TITULAÇÃO • Indicadores • Variação de propriedades físicas ou químicas no ponto de equivalência A reação deve ser COMPLETA no ponto de equivalência; • A constante de equilíbrio da reação deve ser suficientemente pequena para haver uma variação brusca das concentrações em torno do ponto de equivalência Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago Um indicador ácido-base é... ... uma substância (ácido ou base fraco) que têm a particularidade de apresentar cores diferentes na forma ácida e na forma básica: Hind ⇔ Ind - + H+ Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago Mudanças típicas de características são: 1. O aparecimento e desaparecimento de cor; 2. Mudança de cor; 3. Aparecimento ou desaparecimento de turbidez em uma solução; 4. Mudança de cor de um precipitado por adsorção de substâncias, entre outras. INDICADORES Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago 06/03/2015 5 Num meio ácido... ... o equilíbrio desloca-se para a esquerda e a solução apresenta a cor 1 (da espécie Hind). Hind ⇔ Ind- + H+ Cor 1 Cor 2 Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago Num meio alcalino... ... o equilíbrio desloca-se para a direita e a solução apresenta a cor 2. Hind ⇔ Ind- + H+ Cor 1 Cor 2 Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago Existe uma gama de valores de pH nos quais nenhuma das formas do indicador predomina e a cor não é bem definida Zona de viragem de cor do indicador Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago 06/03/2015 6 Como seleccionar o indicador ácido-base adequado a uma titulação? A zona de viragem do indicador deve: � estar contida na zona de variação brusca do pH. � conter o pH no ponto de equivalência. Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago INDICADORES O excesso de indicador químico pode alterar a curva normal de titulação. Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago INDICADORES INSTRUMENTAIS O sistema de transdutores, convertem as mudanças do meio em sinais elétricos, com leitura dos sinais de corrente, potencial, condutância, reflectância, refração, absorbância, feitas com amperímetros, potenciômetros, calorímetros, espectrofotômetros, turbidímetros, nefelômetros e outros equipamentos disponíveis para titulações volumétricas. Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago 06/03/2015 7 No início da titulação: Cálculo da concentração - 1 Titulante(A) Concentração: conhecida, CA Volume: desconhecido Titulado(B) Concentração: desconhecida Volume: conhecido, VB Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago No fim da titulação: Cálculo da concentração - 2 Titulante(A) Concentração: conhecida, CA Volume: conhecido, VA Titulado(B) Concentração: desconhecida Volume: conhecido, VB Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago Como: C= n/V ⇔ n = C x V Temos no fim da titulação (ponto de equivalência): nA = nB ou CA x VA= CB x VB Cálculo da concentração - 3 Aula: Volumetria – Titulação ácido e base Profa. Dra. Patrícia Santiago 06/03/2015 8 • titulação ácido-base – uma solução com concentração desconhecida de base é adicionado em um ácido (ou ácido é adicionado na base) • Indicadores mostram o ponto de equivalência – quando as concentrações do titulante e do titulado estão nas proporções estequiométricas da reação • curva de titulação – mudança no pH da solução (titulante+titulado) Titulações ácido-base • Curvas de titulação : • Ácido forte-base forte • Ácido fraco-base forte • Ácido politrótico-base forte Titulações ácido-base e distinguem -se pelo pH no ponto de equivalência. Titulações ácido forte-base forte • a adição de uma base forte a uma solução de um ácido forte Ex: HCl – NaOH Titulações ácido-base 06/03/2015 9 Titulações ácido forte-base forte • Dividir a curva em quatro regiões: 1 ) pH inicial - antes da base ser adicionada, o pH é dado pela solução do ácido forte. ∴∴∴∴ pH < 7 2) Entre o pH inicial e o ponto de equivalência - quando a base é adicionada, antes do ponto de equivalência, o pH é dado pela quantidade de ácido forte em excesso ∴∴∴∴ pH < 7 Titulações ácido-base Titulações ácido forte-base forte 3 ) ponto de equivalência- a quantidade de base adicionada é estequiometricamente equivalente à quantidade de ácido ∴ pH é determinado pela solução de sal ∴ pH = 7 4 ) Depois do ponto de equivalência – o pH é determinado pela concentração do excesso de NaOH na solução Titulações ácido-base Como calcular o pH ácido forte-base forte? [H+] = nH+/V [OH-] = nOH- /V V = Vanalito + Vtitulante pH = -log [H+] pH = 14 - pOH Titulações ácido-base 06/03/2015 10 6) Suponha que estamos titulando uma solução na qual o analito é 25 ml de 0,25 mol/L NaOH e o titulante é 0,34 mol/L HCl. Após a adição de um pequeno volume, 5 mL do ácido titulante, podemos esperar que o valor do pH inicial diminua. Calcule o novo pH? Titulações ácido-base
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