Relatório 6 Analítica Volumetria de oxi redução II

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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E GEOCIÊNCIAS (ICEG) 
CURSO DE QUÍMICA (B)
Relatório
VOLUMETRIA DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO
Disciplina: Química Analítica II
Professora: Clóvia Marozzin Mistura
Acadêmica: Fernanda Machado de Oliveira
Passo Fundo, Novembro de 2018.
OBJETIVOS
Preparar uma solução de permanganato de potássio e padronizar, frente ao padrão primário oxalato de sódio e
Determinar a porcentagem de peróxido de hidrogênio e o volume de uma água oxigenada comercial com solução padronizada de permanganato de potássio.
PRINCÍPIO
Baseada no modelo de reações de oxidação-redução (REDOX), ou de transferência de elétrons. Nesta reação existem espécies oxidantes (recebem elétrons) e espécies redutoras (doam elétrons). 
Ared + Boxi → Aoxi + Bred 
Ared espécie redutora Ared → Aoxi + e-
Boxi espécie oxidante Boxi + e- → Bred 
Ex: Ce+4 (aq) + Fe+2(aq) → Ce+3(aq) + Fe+3(aq) 
Ce+4(aq) + e- → Ce+3(aq) (redução) 
Fe+2(aq) → Fe+3(aq) + e- (oxidação) 
Permanganometria 
Baseada no uso do permanganato de potássio como titulante, devido ao seu alto poder de oxidação. As soluções aquosas de KMnO4 não são completamente estáveis, porque o íon MnO4- tende a oxidar na água. 
MnO4- (aq) + 4 H+ (aq) + 3 e- → MnO2(s) + 2 H2O (ℓ) Eº = 1,70 V O2(g) + 4 H+ (aq) + 4 e- → 2 H2O(ℓ) Eº = 1,23 V 
Reação favorecida: 
4 MnO4- (aq) + 4H+ (aq) → 4 MnO2(s) + 2 H2O(ℓ) + 3O2(g) (reação com pouca rapidez) 
Devido a estas características tornam necessários cuidados com as soluções aquosas de KMnO4: 
Preparo especial; 
Estocagem em frasco escuro; 
Filtração para remoção do dióxido de manganês eventualmente formado; 
Repadronização periódica. 
Dependendo das condições do meio, o íon permanganato é reduzido a manganês nos estados de oxidação de 2+,3+,4+ ou 6+.
 Em soluções ácidas: MnO4 - (aq) + 8 H + (aq) + 5e- → Mn+2(aq) + 4 H2O(ℓ) 
 Em soluções ácidas, na presença de íons fluoreto ou difosfato: MnO4 - (aq) + 4H+ (aq) + 3e- → MnO2(s) + 2 H2O(ℓ) 
 Em soluções alcalinas: MnO4 - (aq) + e- → MnO4 -2 (aq) (manganato) MnO4 - (aq) + 2 H2O(ℓ) → MnO2(s) + 4 OH- (aq) 
Só é possível estabilizar o manganato com adição de íons bário. Ba+2(aq) + MnO4 -2 (aq) BaMnO4(s)
Técnica: Preparo e padronização de KMnO4 com padrão primário oxalato de sódio
Preparar uma solução de 0,0225 mol/L de permanganato de potássio, em balão de 200,00 mL. Para este preparo exigem-se alguns cuidados, primeiramente não dissolver o permanganato de potássio diretamente no balão volumétrico, preparar o mesmo em béquer de capacidade 500 mL, observar se se formam precipitados de oxido de Mn no fundo do bequer, se necessário filtrar esta solução e somente então terminar a dissolução em balão volumétrico. 
Secar o oxalato de sódio com 99,97% a 100% de pureza em estufa, a temperatura de 100 °C por 1 hora. Deixar secar em dessecador. 
Medir uma quantidade de oxalato de sódio em 3 erlenmeyers entre 0,1 a 0,2 g, em balança analítica de precisão. 
Transferir 25 mL de água destilada a 80 °C com proveta, e adicionar 20 mL de ácido sulfúrico 2 mol/L . 
Titular com a solução de permanganato de potássio até o aparecimento de uma fraca coloração rósea permanente. Ao titular, acrescente antes 4 a 5 gotas de permanganato de potássio ao erlemmeyer e espere descorar, a partir daí continue titulando lentamente até mudança de coloração incolor para rósea. 
Calcular o fator de correção para a solução.
 Equações que representam as reações: 
2KMnO4(aq) + 8H2SO4(aq) + 5Na2C2O4(aq) → 5Na2SO4(aq) + K2SO4(aq) + 2MnSO4(aq) + 10CO2(g) + 8H2O(ℓ) 
16 H+ (aq) + 2 MnO4 1- (aq) + 5 C2O4 2- (aq) → 2 Mn2+(aq) + 10 CO2(g) + 8 H2O(ℓ) 
O H2SO4 é o reagente apropriado para acidificar a solução porque o íon sulfato não sofre a ação de permanganato. Também pode ser utilizado o ácido perclórico. O ácido clorídrico pode sofrer oxidação do íon cloreto. O ponto final dado pelo excesso de permanganato em solução ácida não é permanente, a coloração enfraquece gradualmente. 
2 MnO4- (aq) + 3 Mn+2(aq) + 2 H2O(ℓ) → 5 MnO2(aq) + 2H+ (aq) 
O controle da temperatura deve ser feito com termômetro para não atingir 100 ºC, temperatura na qual o oxalato é decomposto. O aquecimento acelera a reação.
Procedimento: Determinação de concentração de peróxido de hidrogênio
A água oxigenada apesar de ser um agente oxidante, pode ser reduzida pelo permanganato em meio ácido. 
2 KMnO4(aq) + 3 H2SO4(aq) + 5 H2O2(aq) → K2SO4(aq) + 2 MnSO4(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(ℓ) 
Comercialmente, a concentração de água oxigenada é referida a volume de oxigênio, ou seja, o volume de oxigênio gerado por uma determinada concentração de água oxigenada. Assim, 1,00 mL H2O2 a 100 volumes liberará 100,00 mL de O2 nas CNTP (referem-se à condição experimental com temperatura e pressão de 273,15 K (0 °C) e 101 325 Pa (101,325 kPa = 1,01325 bar = 1 atm = 760 mmHg), respectivamente. 
2 H2O2(aq) → O2 (g) + 2 H2O(ℓ)
Preparar uma solução de 0,0225 mol/L de permanganato de potássio, em balão de 200,00 mL. 
Preparar uma solução intermediária de trabalho de peróxido de hidrogênio: Transferir 5,00 mL da amostra de água oxigenada 20 V, para balão de 250,00 mL, completar com água destilada e homogeneizar.
Pipetar uma alíquota de 25,00 mL da solução intermediária de trabalho em erlenmeyers de 250 mL, adicionar 5,0 mL de ácido sulfúrico 2 mol/L e repetir para mais 2 erlenmeyers (triplicata).
Titular com a solução padrão de permanganato de potássio até o aparecimento de uma fraca coloração rósea permanente.
Calcular a % de HO2 no produto comercial e o volume de H2O2.
Equação de representação da reação: 
16 H+(aq) + 2 KMnO4(aq) + 5 H2O2(aq) → 2Mn2+(aq) + 5O2(g) + 8H2O(ℓ)
MATERIAL E REAGENTES 
Procedimento: Preparo e padronização de KMnO4 com padrão primário oxalato de sódio
Béquer com capacidade de 500 mL;
Béquer com capacidade de 50 mL;
Balão volumétrico com capacidade de 200 mL;
Espátula;
Balança analítica;
Estufa;
Erlenmeyer com capacidade de 125 mL;
Proveta com capacidade de 50 mL;
Bureta e suporte universal;
Água destilada;
KMnO4(s);
Oxalato de sódio.
Procedimento: Determinação de concentração de peróxido de hidrogênio
Bureta e suporte universal;
Béquer com capacidade de 50 mL;
Pipeta volumétrica com capacidade de 5 mL;
Pipeta volumétrica com capacidade de 25 mL;
Balão volumétrico com capacidade de 250 mL;
Erlenmeyer com capacidade de 125 mL.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Procedimento: Preparo e padronização de KMnO4 com padrão primário oxalato de sódio
1 mol KMnO4 → 158,04 g
0,00225 mol → X
	X = 0,7112 g de KMnO4
Volume de permanganato de potássio gasto na titulação:
	
	Massa oxalato de sódio (g)
	Volume de KMnO4 (mL)
	Erlenmeyer 1
	0,1144
	15,6
	Erlenmeyer 2
	0,1125
	15,1
	Erlenmeyer 3
	0,1154
	15,9
Fator de correção da solução de KMnO4:
5 x FC x 0,0225 mol/L x 0,0155L = 2 x 0,1141 g / 133,99 g/mol
 FC = 0,97 
Procedimento: Determinação de concentração de peróxido de hidrogênio
Diluição H2O2 20 volumes
5 mL H2O2 → 250 mL
 20V X → 25 mL
 X = 0,5 mL H2O2
0,0225 mol/L x 0,97 x 0,015 L = 2 x m / 34,015 = 0,028 g H2O2
0,5 mL → 0,028 g H2O2
100 mL → X
X = 5,6 % de H2O2
1 mol de H2O2 → 22,4 L O2
1,646 mol → X
	X = 36,87 L O2 para cada litro de H2O2 (aq) que se decompõe.
36,87 Volumes
QUESTIONÁRIO
Calcule a concentração de H2O2 em % m/v e em volumes de oxigênio. 
Resposta no relatório.
O permanganato é um padrão primário? Justifique. 
Não, a solução não é estável, temos que padronizar e não tem as características de um padrão primário.
O que significa água oxigenada a 5, 10, 20, 30 e 100 volumes? 
“Volumes” significa em unidade de litro de O2 para cada litro de H2O2 (aq) que se decompõe, ou seja, 5 volumes corresponde a 5 L de O2 para cada litro de H2O2 (aq) que se decompõe.
Porque no início da titulação, a solução de permanganato custa a descorar? 
Porque a reação é lenta.
Quais oscuidados na armazenagem de uma solução padrão de permanganato de potássio?
Para evitar o efeito catalítico indesejável do dióxido de manganês e da luz devemos guardar em frasco âmbar (escuro). Soluções de permanganato também não devem ser deixadas na bureta mais do que o tempo necessário para a titulação a fim de evitar que a decomposição fotoquímica do reagente provoque a deposição de dióxido de manganês sobre as paredes.
Como chamamos o reagente peróxido de hidrogênio puro, e o que é água oxigenada
O peróxido é um óxido que apresenta em sua estrutura (O2)2- que reage com a água e ácidos diluídos produzindo água oxigenada (H2O2). A diferença do peróxido de hidrogênio para a água oxigenada é que esta é o peróxido dissolvido em água.
CONCLUSÃO
	Avalia-se que a porcentagem de peróxido de hidrogênio na amostra de água oxigenada de 20 volumes é de 5,6% e que na realidade é de 36,87 volumes. A padronização da solução de permanganato de potássio para a titulação teve um bom fator de correção.
REFERÊNCIAS
BACCAN, N.; Andrade, J. C.; Godinho, O. E. S.; Barone, J. S. Química analítica quantitativa elementar. 3. ed. São Paulo: Edgar Blücher, 2001.