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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS- UFAM INSTITUTO DE EDUCAÇÃO, AGRICULTURA E AMBIENTE- IEAA CAMPUS VALE DO RIO MADEIRA- CVRM CURSO DE LICENCIATURA EM CIÊNCIAS: BIOLOGIA E QUÍMICA QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL II Humaitá – Amazonas 2018 Josabeth Bezerra Teixeira - 21458563 Luiz Eduardo Lima da Silva - 21455901 VOLUMETRIA DE OXIRREDUÇÃO Humaitá – Amazonas 2018 Trabalho apresentado como requisito parcial de nota na disciplina Química Analítica Experimental II sob responsabilidade do professor Dr. Jorge Almeida de Menezes. Sumário 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 4 2. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................. 5 3. OBJETIVOS ......................................................................................................... 8 3.1 GERAL ............................................................................................................. 8 3.2 ESPECÍFICOS: ................................................................................................. 8 4. MATERIAIS ........................................................................................................ 9 5. MÉTODOS ........................................................................................................... 9 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................... 15 Experimento 06 - Análise do comprimido de vitamina C (C6H8O6) ............................ 15 Experimento 07: Determinação da porcentagem de cloro ativo em alvejante ............. 17 Experimento 08: Determinação de peróxido de hidrogênio (H2O2) em amostra de água oxigenada. ................................................................................................................................. 19 Experimento 09: Determinação de ferro em lâmina de barbear. .................................. 20 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................. 22 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 23 4 1. INTRODUÇÃO O Tiossulfato de Sódio, também chamado erradamente de hipossulfito de sódio, que na forma anidra tem fórmula Na2S2O3, tem aspecto sólido cristalino, de cor branca e é utilizado na indústria fotográfica na formulação de banhos fixadores. Também é utilizado em curtumes, nos processos de curtidura ao cromo. Ele também pode ser usado para remoção rápida de cloro da água a ser usada em aquários. (SKOOG et al, 2013) Numa escala industrial, o tiossulfato de sódio é produzido principalmente a partir de efluentes líquidos da fabricação do sulfeto de sódio ou corantes ao enxofre. Sínteses de pequena escala podem ser feitas por fervura de soluções de sulfeto de sódio ou sulfito de sódio com enxofre. Na2SO3 + S → Na2S2O3 A fervura das soluções de sulfeto de sódio com enxofre leva também a produção do polissulfeto de sódio, NaSn, utilizado na redução de alguns organonitrados. Assim, o ânion S2O3 2− representa uma forma solúvel em água do elemento enxofre. O ânion tiossulfato caracteristicamente reage com ácidos diluídos produzindo enxofre, dióxido de enxofre e água: S2O3 2−(aq) + 2H +(aq) → S(s) + SO2(g) + H2O(l) Esta reação tem sido empregada para produzir enxofre coloidal. Quando a protonação é conduzida a baixas temperaturas, H2S2O3 (ácido tiossulfúrico) pode ser obtido. Ele é um ácido forte de pKa = 0.6 e 1.7. (SKOOG et al, 2013) Tiossulfato de sódio é também usado em química analítica. Podem quando aquecido com uma amostra contendo cátion alumínio, produzir uma precipitação branca: 2 Al3+ + 3 S2O3 2− + 3 H2O → 3 SO2 + 3 S + 2 Al(OH)3 Em reações redox envolvendo iodo como agente oxidante ou iodeto como redutor, a goma de amido é utilizada como indicador sensível, pois forma um complexo de coloração azul intensa com o iodo, mesmo em uma concentração da ordem de 10-5 mol/L. Na presença de um excesso de agente oxidante, a razão das concentrações de iodo e iodeto é elevada, fornecendo uma cor azul para a solução. Como o excesso de redutor, por outro lado, o íon iodeto predomina e a cor azul se faz ausente. (ROSA; GAUTO; GONÇALVES, 2013) 5 2. REFERENCIAL TEÓRICO A goma de amido não é um indicador redox porque é específica à presença de I2, e não a uma modificação do potencial redox. A fração ativa da goma de amido é a amilose, um polímero do açúcar α - D - glicose. O polímero existe como uma hélice em espiral em que pequenas moléculas podem se ajustar. Na presença da goma de amido e de iodeto, as moléculas de iodo formam cadeias de I6, que ocupam o centro da hélice da amilose. A cor azul escura da goma de amido-iodo surge da absorção visível pela ligação da cadeia de I6 dentro da hélice. (ROSA; GAUTO; GONÇALVES, 2013) O denominado amido solúvel é encontrado comercialmente e se dispersa facilmente em água. Uma vez que o amido é suscetível ao ataque por microorganismos, é recomendável preparar a solução no dia da análise. Normalmente, prepara-se solução de amido solúvel a 0,5- 1,0% (m/v) e adiciona-se ácido bórico como preservativo, para prolongar o tempo de vida útil. Em iodimetria (titulação com o I3 -), a goma de amido pode ser adicionada no início da titulação. A primeira gota de excesso de I3 - após o ponto de equivalência causa a mudança da cor da solução para azul escuro. (ROSA; GAUTO; GONÇALVES, 2013) Em iodometria (titulação do I3 -), o íon triodeto está presente em toda a reação até o ponto de equivalência. A goma de amido não deve ser adicionada à reação até que esteja imediatamente antes do ponto de equivalência, em que a concentração do iodo é baixa. De outro modo, algum iodo tende a permanecer ligado às partículas de goma de amido após o ponto de equivalência ser alcançado. (ROSA; GAUTO; GONÇALVES, 2013) O amido se decompõe irreversivelmente em soluções contendo concentrações elevadas de iodo. Portanto, na titulação de soluções de iodo com tiossulfato, assim como na determinação indireta de oxidantes, a adição do indicador é adiada até que a cor da solução mude de vermelho- marrom para amarelo (e até que a maior parte do 93 iodo tenha sido reduzida); nesse ponto, a titulação está quase completa. (ROSA; GAUTO; GONÇALVES, 2013) O indicador pode ser adicionado ao sistema desde o início, quando soluções de tiossulfato estão sendo tituladas diretamente com o iodo. Uma vantagem do uso de amido como indicador é o seu baixo custo, mas ele apresenta algumas desvantagens: é pouco solúvel em água fria, em soluções muito diluídas apresenta um ponto final pouco seguro e sofre hidrólise em soluções ácidas (acelerada pelo iodo) formando produtos que, após reagirem com o amido remanescente em solução, conferem à solução uma coloração vermelhar (irreversível) que 6 mascara o ponto final da titulação. É por esta razão que em titulações iodométricas a solução de amido deve ser adicionada bem próximo do ponto final. (ROSA; GAUTO; GONÇALVES, 2013) O Permanganato de potássio é um composto de função química sal inorgânico, formado pelos íons potássio (K+) e permanganato (MnO4). É um forte agente oxidante que apresenta tanto em estado sólido quanto em solução aquosa uma coloração violeta bastante intensa. (SKOOG et al, 2013) O permanganato de potássio não é um padrão primário. É difícil obter esta substância com grau de pureza elevado e completamente livre de dióxido de manganês. Além disso, a água destilada ordinária costuma conter substâncias redutoras (traços de matéria orgânica etc.) que reagem com o permanganato de potássio para formar dióxido de manganês. A presença deste composto é muito prejudicial porque ele catalisa a autodecomposição da solução de permanganato: 4MnO4 - (aq) + 2H2O(l) ↔ 4MnO2(s) + 3O2(g) + 4OH-(aq) O permanganato é instável na presença de íons manganês (II): 2MnO4 - (aq) + 3Mn 2+ (aq) + 2H2O(l) ↔ 5MnO2(s) + 4H+(aq) Esta reação é lenta em solução ácida, mas muito rápida em solução neutra. Por estas razões, a solução de permanganato de potássio é raramente feita por dissolução em água de quantidades conhecidas do sólido purificado. É mais comum preparar a solução imediatamente antes do uso, aquecê-la até a ebulição por 15 a 30 minutos, deixar esfriar até a temperatura normal e filtrar em cadinho filtrante de vidro sinterizado (porosidade n. 4). Usa-se, também, deixar a solução em repouso por 2 a 3 dias na temperatura normal, antes da filtração. As soluções de permanganato de potássio devem ser conservadas em um frasco escuro (cor âmbar), limpo e provido de rolha de vidro esmerilhada. O frasco deve ser previamente limpo com uma solução de limpeza e lavado com grandes quantidades de água deionizada. Soluções ácidas e básicas são menos estáveis do que as neutras. As soluções de permanganato devem ser protegidas de exposição desnecessária à luz. Recomenda-se o uso de recipientes de cor escura. A luz difusa do dia não causa decomposição apreciável, mas a luz solar direta decompõe, lentamente, mesmo as soluções puras. 7 A água oxigenada, produto de uso corrente no nosso dia-a-dia é de fácil acesso, sendo vendido livremente em farmácias, supermercados, etc, e é constituída por uma solução diluída de peróxido de hidrogênio (H2O2). É normalmente encontrado em soluções que contêm cerca de 3%, 6%, 12% ou 30% de peróxido de hidrogênio em água, conhecidas como soluções de peróxido de hidrogênio a 10, 20, 40 e 100 volumes, respectivamente. Esta terminologia baseia- se no volume de oxigênio liberado quando a solução é decomposta por aquecimento até a ebulição. Nestas condições, 1 mL de peróxido de hidrogênio a 100 volumes libera 100 mL de oxigênio na temperatura e pressões normais. (ROSA; GAUTO; GONÇALVES, 2013) À temperatura ambiente, quando puro, o peróxido de hidrogênio é um líquido viscoso quase incolor (possui uma leve coloração azul) e apresenta um característico sabor amargo. Decompõe-se facilmente produzindo água (no estado líquido) e oxigênio (no estado gasoso), liberando calor, de acordo com a seguinte reação: 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) 8 3. OBJETIVOS 3.1 GERAL: Utilizar o método de volumetria de oxirredução para titulação de amostras com o emprego das técnicas de Iodometria e Permanganometria. 3.2 ESPECÍFICOS: Analisar o teor de ácido ascórbico em comprimidos de vitamina C de farmácia. Determinar a porcentagem de cloro ativo em alvejante. Determinar o teor de H2O2 em amostra de água oxigenada. Determinar a quantidade de ferro presente em lâminas de barbear. 9 4. MATERIAIS Balão volumétrico de 100ml Béquer 250ml e 100ml Vidro de relógio Espátula Funil Bureta 50ml Balança analítica Mufla Candinho Bastão de vidro Erlenmeyer 250ml Conta gotas Papel filtro Pipeta graduada Pipetador Pisseta Proveta graduada 25ml, 10ml, 50 ml Suporte universal e garras Termômetro Vidro de âmbar Capela Tiossulfato de sódio (Na2S2O3) Carbonato de sódio (Na2CO3) Iodato de potássio (KIO3) Iodeto de potássio (KI) Ácido clorídrico (HCl) Ácido sulfúrico (H2SO4) Amido (C6H10O5) Permanganato de potássio (KMnO4) Ácido ascórbico ou Vitamina C (C6H8O6) Água Oxigenada Alvejante 5. MÉTODOS Preparo e padronização da solução padrão 0,1M de tiossulfato de sódio. Pesou-se 24,9g de tiossulfato de sódio e 0,2g de carbonato de sódio em um vidro de relógio na balança analítica hidratado e puro. Na capela ferver-se 1 litro de agua em um béquer de 2000mL com a ajuda de um ebolidor de água. Transferiu-se para um balão de 1000ml os reagentes com o auxílio de uma espátula e o funil e acrescentou-se a água previamente fervida e, aos poucos até os reagentes se dissolver- se por completo, após a diluição completou-se até o menisco a solução. Deixando decantar por 24h. 10 Padronização com iodato de potássio (KIO3) Pesou-se 0,17g de iodato de potássio (KIO3) em um cadinho em uma balança analítica, colocou-se na mufla (Obs.: colocou-se na mufla por ser uma quantidade muito pequena de reagente) a 150ºC durante uma hora para uma previa secagem. Passando 1 horas da secagem transferiu-se o KIO3 para dentro de uma erlenmeyer de 250ml e dilui-se com 25ml medido em uma proveta de 50ml com água destilada. Pesou-se 2,0g de iodeto de potássio (KI) em um vidro de relógio em uma balança analítica Mediu-se 10 ml de uma solução de HCl e titulou-se com a solução de tiossulfato de sódio ater a coloração ficar amarelo fraco. Logo após a coloração adicionou-se o amido (Maisena) e continuou a titulação ater o desaparecimento da cor azul o volume gasto foi 41,1 mL, repetiu-se esse processo mais duas vezes. Figura 1: Titulação de tiossulfato de sódio de amarelo ferro até o aparecimento do amarelo claro Figura 2: continuação da titulação com adição do amido 11 Figura 3: continuação da titulação com desaparecimento do azul Cálculo da molaridade da solução de tiossulfato de sódio. 𝑀 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝐾𝐼𝑂3 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑥 0,035665 𝑀 = 214,001𝑔/𝑚𝑜𝑙 41,1𝑚𝑙 𝑥 0,035665 𝑀 = 214,001𝑔/𝑚𝑜𝑙 1,4658315𝑚𝑙 𝑀 = 145,9𝑔/𝑚𝑜𝑙 Preparo de solução de HCL Na capela preencheu-se um balão volumétrico de 100 mL até aproximadamente a sua metade com água destilada. Mediu-se 8,28 ml com uma pipeta o volume de HCl concentrado que contenha a massa de HCl necessária para preparar 100mL de uma solução 1M de HCl. Transferiu-se o volume medido de ácido concentrado para um balão volumétrico de 100mL e completar o volume para 100mL com água destilada. Agitou-se o balão volumétrico para homogeneizar a solução. Rotulou-se o frasco contendo a solução. 𝑀 = 𝑛 𝑀𝑀. 𝑉 𝑛 = 𝑀𝑥𝑀𝑀𝑥𝑉 𝑛 = 1𝑚𝑜𝑙𝑥36,46𝑔/𝑚𝑜𝑙𝑥0,1𝑚𝑙 12 𝑛 = 3,646𝑔/𝑚𝑙 𝑑 = 𝑛 𝑉 𝑉 = 𝑛 𝑑 𝑉 = 3,646𝑔/𝑚𝑙 1,19𝑔 𝑉 = 3,06𝑚𝑙 𝑉 = 3,06𝑚𝑙𝑥 ( 100𝑚𝑙 37𝑚𝑙 ) 𝑉 = 8,28𝑚𝑙 Padronização utilizando a solução padrão de Permanganato de Potássio (KMnO4) 0,02M Com as soluções de KMnO4 e a KI e H2SO4 preparadas adicionou-se 100mL de água destilada em 25ml da solução padrão de KMnO4 e misturou-se em uma solução de iodeto de potássio. Gotejou-se uma solução de N2S2O3 a ser padronizada na solução de KMnO4 até a coloração torna-se amarela fraca. Adicionou-se uma colher de amido e continuou titulado até o desaparecimento do azul Preparo da Solução de KMnO4 Calculou-se a massa de permanganato de potássio necessária para preparar 100 mL de solução 0,02 mol/L. Pesou-se na balança analítica 0,79017g de KMnO4 em um vídeo de relógio. Dissolveu-se 0,79017g g de Permanganato de Potássio em um balão de volumétrico de 250 ml, contendo 200 ml de água destilada. Agitou-se até completar dissolução do KMnO4 e completar o volume para 250 ml. Agitou-se e deixou-se em repouso por 2 dias. Filtrou-se através de amianto. Transferiu-se o filtrado para um frasco escuro (âmbar) com tampa esmerilhada e manter ao abrigo da luz para evitar a formação de MnO2. Preparo da Solução de KI e H2SO4 Pesou-se 2g de KI e dilui-se em 30ml de água destilada em um béquer de 250ml e 100ml de H2SO4 a 20%. 13 Calculo molaridade do KMnO4 𝑀 = 𝑛 𝑀𝑀𝑥𝑉 𝑛 = 𝑀𝑥𝑀𝑀𝑥𝑉 𝑛 = 0,02𝑚𝑜𝑙/𝑙𝑥158,034𝑔/𝑚𝑜𝑙𝑥0,25𝑙 𝑀 = 0,79017𝑔 Calculo da concentração de tiossulfato de sódio. [𝑁𝑎2𝑆2𝑂3] = 𝑉𝐾𝑀𝑛𝑂4 [𝐾𝑀𝑛𝑂4]. 5.2 2. 𝑉𝑁𝑎2𝑠2𝑂3 [𝑁𝑎2𝑆2𝑂3] = 25𝑚𝑙 [0,02𝑀]. 5.2 2.37,7𝑚𝑙 [𝑁𝑎2𝑆2𝑂3] = 5𝑀 75,4 [𝑁𝑎2𝑆2𝑂3] = 0,0663𝑀 Preparo e padronização de 0,03M de Iodo Pesou-se aproximadamente 1,9 g de iodo puro em um vidro de relógio em uma balança analítica e transferir para um béquer de 250 mL contendo 5 g de iodeto de potássio dissolvido em 25 mL de água. Agitou-se cuidadosamente para dissolver todo o iodo. Se necessário, colocar mais um pouco de água. Transferiu-se todo o conteúdo do béquer para um balão volumétrico de 250 mL; completar até a marca com água destilada. Após, acondicionar a solução em frasco âmbar de 500 mL. Titulou-se 10 mL de solução padrão de tiossulfato de sódio 0,1 mol/L contra a solução 0,03 mol/L de iodo. Os 10 mL de tiossulfato são transferidos para um erlenmeyer de 250 mL com o auxílio de uma pipeta volumétrica. Adicionou-se uma colher de suspensão de amido ao erlenmeyer como indicador e titular até o aparecimento da cor azul. O volume gasto foi 18,8ml. 14 A reação em questão é: I2(s) + 2Na2S2O3(aq) ↔ 2NaI(aq) + Na2S4O6(aq) A concentração molar do iodo na solução é: [𝐼2] = [𝑁𝑎2𝑆2𝑂3]. 𝑉𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 2. 𝑉𝐼2 [𝐼2] = 0,663𝑀. 10𝑚𝑙 2.18,8𝑚𝑙 [𝐼2] = 0,663𝑀. 10𝑚𝑙 37,6𝑚𝑙 [𝐼2] = 0,017𝑀 15 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO Experimento 06 - Análise do comprimido de vitamina C (C6H8O6) Usou-se uma amostra ¼ de comprimido de vitamina C de maneira a obter-se uma amostra com aproximadamente 0,8 g. Pesou-se a amostra evitando-se contato manual e transferir para um balão volumétrico de 100 mL, previamente lavado. Com a solução titulante de iodo 0,03 mol/L pronta, dissolveu-se o comprimido no balão volumétrico de 100ml, adicionando aproximadamente 50 mL de água destilada. Fechar o frasco e agitá-lo até que o material se dissolva. A seguir, completou-se o volume do balão até a marca com água destilada, colocando a solução de iodo 0,03 mol/L que você preparou na bureta. Pipetou-se exatamente 10 mL de solução de vitamina C e transferir para um erlenmeyer de 125 mL. Adicionou-se uma colher de amido. Cobrir a boca do erlenmeyer com papel alumínio ou cartolina, tendo uma pequena abertura para inserir a ponta da bureta, e titular rapidamente até o aparecimento da cor azul. Fazer o ensaio em triplicata, mas não transferir a amostra seguinte para o erlenmeyer até que a anterior tenha sido titulada. Tabela 1: Volume de iodo utilizado na titulação Amostra Solução de Iodo (ml) % de Ácido ascórbico 1 7,3 17,48 2 5,2 12,45 3 4,5 13,56 Média 5,66 14,49 Porcentagem de ácido ascórbico % Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑠𝑐ó𝑟𝑏𝑖𝑐𝑜 = 𝑉𝐼2 . [𝐼2]. 176,13.10 1000. 𝑚𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑖𝑑𝑜 𝑨𝒎𝒐𝒔𝒕𝒓𝒂 𝟏 % Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑠𝑐ó𝑟𝑏𝑖𝑐𝑜 = 7,3𝑚𝑙. 0,017𝑀. 176,13.10 1000. 0,8𝑔 16 % Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑠𝑐ó𝑟𝑏𝑖𝑐𝑜 = 17,48 Amostra 2 % Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑠𝑐ó𝑟𝑏𝑖𝑐𝑜 = 5,2𝑚𝑙. 0,017𝑀. 176,13.10 1000. 0,8𝑔 % Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑠𝑐ó𝑟𝑏𝑖𝑐𝑜 = 12,45 Amostra 3 % Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑠𝑐ó𝑟𝑏𝑖𝑐𝑜 = 4,5𝑚𝑙. 0,017𝑀. 176,13.10 1000. 0,8𝑔 % Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑠𝑐ó𝑟𝑏𝑖𝑐𝑜 = 13,56 A vitamina C é um antioxidante poderoso, em virtude da sua incapacidade de sintetizar ácido ascórbico, o ser humano necessita ingerir este macronutriente. Recomenda-se a ingestão diária de 25 mg para crianças, 75 mg para mulheres e 90 mg para homens. Ingerida em excesso, a vitamina C pode levar à deficiência de vitaminas B12 e ácido fólico. (TARRAGO-TRANI et al, 2012) (OLIVEIRA, 2006) Ácido ascórbico, carotenoides, pectina e compostos fenólicos são importantes componentes das frutas cítricas e todas as frutas e verduras contêm alguma quantidade de ácido ascórbico. (RUSSO & SANT'ANNA, 2013) O acrescimento de iodo à solução amilácea ocasiona no meio uma tonalidade azul intensa, devido ao fato do iodo formar um complexo com o amido. Sua propriedade antioxidante, promove a redução do iodo a iodeto, dessa forma, quanto mais ácido ascórbico a solução contiver, mais rapidamente a coloração azul inicial da mistura amilácea desaparecerá e maior será a quantidade de gotas da solução de iodo necessária para restabelecer a coloração azul. Quase todos os métodos desenvolvidos para a determinação do ácido ascórbico se baseiam na sua propriedade de redução e são medidos pela titulação com um agente oxidante. (OETTERER et al, 2006) (SILVA; FEREIRA; SILVA, 1995) Segundo Skoog et al (2013), “é importante determinar as concentrações de ácido ascórbico em todos os níveis em frutas, vegetais e preparações comerciais de vitaminas”. Portanto é valido a utilização da volumetria de oxirredução para a determinação de percentuais de ácido ascórbico em produtos farmacêuticas, pois assim podemos identificar se de fato o produto está cumprindo aquilo que informa no rótulo. Os tabletes de vitamina C são 17 amplamente usados, principalmente no combate de resfriados, por isso devem sempre possuir um teor de vitamina C capaz de suprir as necessidades diárias do consumidor. Experimento 07: Determinação da porcentagem de cloro ativo em alvejante Preparou-se uma solução com o cloro ativo utilizando uma proveta 25 mL da amostra e, colocou-se em um balão volumétrico de 250 mL, dilui-se com água destilada até a marca e homogeneizar. Pipetou-se três alíquotas de 50 mL para dentro de frascos erlenmeyer de 250 mL. Adicionou-se (somente no momento da titulação e na ordem); 2 g de iodeto de potássio (KI), 15 mL de H2SO4 2M e titulou-se com solução padrão de Na2S2O3 (tiossulfato de sódio) 0,1 mol/L que você preparou e padronizou até a uma coloração amarelo pálido. Adicionou-se uma colher de amido e continuar a titulação até o desaparecimento da cor azul. Determinou-se a porcentagem de cloro ativo (massa molar = 70,92 g/mol) no alvejante. OCl-(aq) + 2I - (aq) + 2H + (aq) → Cl-(aq) + I2 + H2O(l) (excesso de KI) I2 + 2S2O3 2- (aq) → 2I-(aq) + S4O6 2-(aq) O constituinte ativo é o hipoclorito, responsável pela ação alvejante (OCl- /Cl-) OCl-(aq) + Cl - (aq) + 2H + (aq) → Cl2 + H2O(l) Tabela 2: Volume utilizado na titulação do tiossulfato de sódio Amostra Volumes (ml) de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) utilizados na titulação. Antes do amido Volumes (ml) de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) utilizados na titulação. Depois do amido 1 28,1 9 2 27,6 14 3 27,7 12,1 Média 27,8 11,7 Tabela 3: Cálculo da porcentagem do Cloro Ativo Antes do amido Depois do amido Porcentagem do Cloro Ativo % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑜 = 𝑉𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 . [𝑁𝑎2𝑆2𝑂3]. 0,0355 . 100 𝑉𝑎𝑙𝑖 . 𝑉𝑑𝑖𝑙𝑢𝑖çã𝑜 Porcentagem do Cloro Ativo % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑜 = 𝑉𝑁𝑎2𝑆2𝑂3 . [𝑁𝑎2𝑆2𝑂3]. 0,0355 . 100 𝑉𝑎𝑙𝑖 . 𝑉𝑑𝑖𝑙𝑢𝑖çã𝑜 18 𝐴𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 1 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,0281𝑙 . 0,066𝑀. 0,0355 . 100 0,05𝑙. 0,1𝑙 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 1,32 𝐴𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 1 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,009𝑙 . 0,066𝑀. 0,0355 . 100 0,05𝑙. 0,1𝑙 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,42 Amostra 2 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,0276𝑙 . 0,066𝑀. 0,0355 . 100 0,05𝑙 . 0,1𝑙 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 1,292 Amostra 2 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,014𝑙 . 0,066𝑀. 0,0355 . 100 0,05𝑙. 0,1𝑙 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,66 Amostra 3 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,0277𝑙 . 0,066𝑀. 0,0355 . 100 0,05𝑙 . 0,1𝑙 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 1,298 Amostra 3 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,0121𝑙 . 0,066𝑀. 0,0355 . 100 0,05𝑙. 0,1𝑙 % 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 = 0,57 O hipoclorito de sódio é empregado em diversos procedimentos, entre eles destacam- se: desinfecção, esterilização e desodorização de águas industriais, água potável e piscinas; para branqueamento de celulose; limpeza de roupas; lavagem de frutas e verduras; produção da água sanitária; para irrigação dentária. (LUZ, 2009) No Brasil, a água sanitária é um produto muito usado, porém só pode ser legalmente revendida com o registro da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), que realiza periodicamente inspeções com a finalidade de averiguar se as empresas estão obedecendo aos regulamentos de fabricação, definido pela portaria nº 89/94 onde o teor de cloro ativo é estabelecido entre 2,00% p/p a 2,5% p/p durante o prazo de validade, estabelecido de no máximo de seis meses. (BRASIL, 1994) Devido ao amplo número de aplicação, o uso desse produto e ao baixo custo do produto clandestino, o mesmo vem ganhando mercado e estimulando o aumento da produção clandestina, podendo o consumidor estar sendo prejudicado, se houver uma quantidade menor de hipoclorito de sódio, pois seu produto não terá a eficácia esperada. No caso de uma quantidade acima do especificado, o cloro pode ser liberado em forma de gás cloro (Cl2), que é altamente irritante e que pode ser absorvido pelo corpo humano. (INMETRO, 2009) Por isso, o consumidor sempre que for comprar água sanitária, deve estar atento com a questão da rotulagem e embalagem dos produtos a serem adquiridos, pois ao adquirir um produto clandestino, pode estar sendo enganado além de acarretar pra si mesmo sérios danos a saúde. 19 Experimento 08: Determinação de peróxido de hidrogênio (H2O2) em amostra de água oxigenada. Retirou-se uma alíquota de 10 mL de água oxigenada comercial (volume 40) e transfira para um balão volumétrico de 100 mL completando o volume com água destilada, seguido de homogeneização. Retirou-se uma alíquota de 10 mL desta solução e transfira para um erlenmyer de 250 mL e junte 10 mL de H2SO4 3M. Titulou-se com a solução de permanganato até o aparecimento de uma cor rosa persistente. Repetiu-se o procedimento mais duas vezes e calcule a massa por litro e o teor de H2O2. Em seguida, calcule a força em volume da solução, segundo a reação: 2MnO4 - (aq) + 5H2O2(aq) + 6H + (aq) → 2Mn2+(aq) + 8H2O(l) + 5O2(g) Reação de decomposição do H2O2 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) O volume da solução de KMnO4 utilizado na titulação da água oxigenada foi 18,8 ml. Cálculo: A porcentagem (m/V) de peróxido de hidrogênio na amostra em questão e dada pela formula: %𝐻2𝑂2 = 𝑉 . [𝐾𝑀𝑛𝑂4]. 2,5.34,02 %𝐻2𝑂2 = 0,0188 𝑙 𝑥 1,666𝑚𝑜𝑙 .2,5.34,02 %𝐻2𝑂2 = 2,66 O peróxido de hidrogênio (H2O2) é comercialmente encontrado na forma de solução aquosa com teores em cerca de 3%, 6%, 12% e 30% de peróxido de hidrogênio, conhecida como água oxigenada a 10, 20, 40 e 100 volumes, respectivamente. A terminologia “volumes” está baseada no volume de gás oxigênio (O2) produzido quando a solução é decomposta pela ebulição. Na amostra analisada o percentual ficou muito abaixo do esperado de uma amostra de água oxigenada de 40 volumes. (BACCAN et al, 2001) Conforme já citado, a água oxigenada comercial contém determinada quantidade de peróxido de hidrogênio. Desse modo, é importante a realização de práticas experimentais que permitam confirmar se a percentagem em massa por volume de peróxido de hidrogênio e o número de volumes indicados no rótulo do produto correspondem ao valor real. Um dos métodos volumétricos utilizados, em laboratório, para a determinação do teor de H2O2 em água 20 oxigenada comercial, é a titulação em permanganato de potássio (KMnO4) ou permanganometria. Este método faz uso do permanganato de potássio, um forte agente oxidante, como reagente volumétrico, sendo um dos mais importantes métodos volumétricos de óxido-redução. (SKOOG et al, 2006) Experimento 09: Determinação de ferro em lâmina de barbear. Pesou-se no vidro de relógio em uma balança analítica ½ lâmina de barbear com precisão de 0,1mg. Anotou-se a massa e dissolver a lâmina com 20mL de H2SO4 3mol/L em béquer de 50mL, com o auxílio de aquecimento em uma chapa. Durante a dissolução da lâmina, o béquer deverá estar tapado com um vidro de relógio para evitar que haja perda de vapores. Deixou-se esfriar a solução formada e filtrar direto para dentro de um balão de 100mL. Efetuou-se várias lavagens com água deionizada, respeitando o volume do balão e, em seguida, homogeneizar. Retirou-se uma alíquota de 10mL da solução, transferir para erlenmeyer de 125mL e adicionar 30mL de água deionizada. Titulou-se com KMnO4 padrão até leve róseo persistente. Repetir o processo por mais duas vezes no mínimo. Reação: 5Fe2+ + MnO4 - + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O Figura 4: Aquecimento da lâmina de barbear com o ácido sulfúrico e o béquer fechado 21 Figura 5: filtragem e início da titulação Figura 6: Ponto de equivalência Figura 7: Volume da titulação com a solução com lâmina de barbear Massa inicial da lâmina (g) 0,12g Concentração molar KMnO4 1,66M Volume de KMnO4 gasto 1 2,7ml Volume de KMnO4 gasto 2 2,5ml Volume de KMnO4 gasto 3 2,4ml Volume médio: 2,53ml Cálculo: considere “n” como número de mol, determina-se o n KMnO4 presente na alíquota de 10 ml titulante 𝑉𝐾𝑀𝑛𝑂4 . [𝐾𝑀𝑛𝑂4] = 𝑛𝐾𝑀𝑛𝑂4 2,53𝑚𝑙 𝑥 1,66𝑚𝑙 = 𝑛𝐾𝑀𝑛𝑂4 22 4,21𝑚𝑙 = 𝑛𝐾𝑀𝑛𝑂4 Pela estequiometria sabe-se que 1 mol de KMnO4 consome 5 mols de Fe 2+. Assim com o resultado anterior, chega-se facilmente ao número de moles de Fe2+ que reagiram. 1 4,21 = 5 𝑥 𝑥 = 5𝑥4,21 𝑥 = 21,05𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2+ 21,05𝑥10 = 210,5 𝐹𝑒2+ 𝐹𝑒2+ = 𝑛 𝑀𝑀 𝐹𝑒2+ = 210,5𝑚𝑜𝑙 55,84𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2+ = 3,74𝑔 A titulação volumétrica de íons Fe2+ com íons permanganato é realizada há décadas e consta de tratados como método de rotina, sendo essa titulação rápida, simples e didaticamente explorada pois envolve uma série de reações de óxido-redução. Esta titulação clássica apresenta muitos problemas: a visualização do ponto final não é tão simples porque a coloração rosa, devido ao excesso de íons MnO4, é instável e também pode sofrer mascaramento. A oxidação do ferro (II) pelo ar ocorre rapidamente em soluções neutras, mas é inibida na presença de ácidos, com a preparação mais estável sendo feita em H2SO4 0,5 mol L-1. (SKOOG et al, 2013) 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS O uso da volumetria de oxirredução, se mostrou uma técnica bastante eficaz e simples para a determinação da quantidade dos espécimes químicos alvos dos experimentos, como o Fe2+, H2O2 e Vitamina C. Todos os objetivos foram alcançados e os resultados obtidos nesse trabalho são relevantes, pois nos mostram que esse método pode ser empregado na determinação analítica de coisas do nosso cotidiano, como a água da torneira, o leite industrializado que consumimos, e mais uma gama e fármacos que possuem íons metálicos em sua composição. 23 A utilização do método de oxirredução, demonstrou-se ser um pouco complexo devido a forma de preparo da solução e das etapas de padronização, entretanto foi muito significante o contato com esse método, pois ele pode ter bastante aplicação em trabalhos científicos ou até mesmo no ensino de química nas séries do ensino básico. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BACCAN, N.; ANDRADE, J. C.; GODINHO, O. E. S.; BARONE, J. S. Química analítica quantitativa elementar. 3. ed. São Paulo: Edgar Blücher, 2001. BRASIL. Portaria nº 89, de 25 de agosto de 1994. Disponível em : . Acesso em: 30 de jul. 2018. LUZ, L. M. Os Sais no Cotidiano. Disponível em: . Acesso em: 30 de jul. 2018. OLIVEIRA, J. T. G.Alimentação funcional. Editora Claridade, São Paulo, 2006; p. 36 e 135. ROSA, Gilberto; GAUTO, Marcelo; GONÇALVES, Fábio. Química Analítica: práticas de laboratório. Porto Alegre, 2013. RUSSO, A.; SANT'ANNA, M. Uso racional da Vitamina C (Ácido Ascórbico). Cebrim Informa, 2013. SILVA, S. L. A.; FERREIRA, G. A. L.; SILVA, R. R. A procura da Vitamina C. Química Nova na Escola, N.2, 1995. SKOOG, A. D.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, R. S. Fundamentos de Química Analítica. 6 ed. Thomson, Learning, 2006 _______, Douglas A. et al. Fundamentals of analytical chemistry. Nelson Education, 2013. TARRAGO-TRANI, M. T.; PHILLIPS, K. M.; COTTY, M. Matrix Specific Method Validation for Quantitative Analysis of Vitamin C in Diverse Foods. Journal of Food Composition and Analysis, 2012, v. 26, n. 1-2, p. 12-25.
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