RELATÓRIO POTENCIOMETRIA - MÉTODOS INSTRUMENTAIS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
EDNA MARIA DOS SANTOS ALVES – 11311745 
GABRIEL ARAUJO ROMANIUC – 11411530 
 JULIANA TEÓFILO DOS SANTOS PEREIRA – 11321812 
SIDNEY LUCAS MONTEIRO DE ARAUJO – 11318185 
POTENCIOMETRIA
JOÃO PESSOA 
2017
 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
POTENCIOMETRIA
Relatório apresentado ao Curso de Bacharelado em Química Industrial na disciplina Introdução aos Métodos Instrumentais Experimentais como um dos requisitos necessários à aprovação.
Docente: Professor Doutor Mário Cesar Ugulino De Araújo.
JOÃO PESSOA 
2017
INTRODUÇÃO
Titulação é o processo de adição de quantidades discretas de um dos reagentes no meio reacional para quantificar alguma propriedade. As titulações ácidos-base podem ser representadas graficamente, através da curva titulação, em que se indica os valores de pH da solução em função do volume da solução titulante gasto.
A determinação da concentração de uma solução (solução problema) a partir de sua reação quantitativa com uma quantidade conhecida de uma substância que é pura (padrão primário) é chamada de titulação de padronização, ou simplesmente padronização. Neste caso, após ter sua concentração determinada, a solução problema passa a ser uma solução padronizada.
O biftalato (C8H5KO4) é normalmente utilizado na normalização de NaOH como sendo um padrão primário. Ele é diluído em água fervida e resfriado à temperatura ambiente (eliminação de CO2 dissolvido).
Potenciometria
Os métodos potenciométricos baseiam-se em medidas do potencial de uma célula eletroquímica, sem o consumo apreciável de corrente. Há séculos, essa técnica tem sido bastante utilizada para localizar o ponto final de titulações. A potenciometria pode ser dividida em duas: direta e indireta, além disso é composta por um eletrodo de referência, um eletrodo indicador e um dispositivo de medida potencial.
O potencial de uma célula é dado pela seguinte equação de Nernst:
Onde: Ecélula - potencial da célula; 
Eindicador - potencial do analito, que nos fornece a concentração do analito; 
Ereferência – potencial de referência; 
Ejunção – potencial de junção
Eletrodo indicador
O eletrodo indicador, que é imerso na solução contendo o analito, desenvolve um potencial dependente da atividade do analito. Esse potencial varia de forma conhecida com alterações da concentração de um analito. Logo, um eletrodo ideal responde de forma rápida e reprodutível as variações na concentração de um analito. Os eletrodos indicadores são de três tipos: metálicos, de membrana e baseados em transitores de efeito de campo seletivos a íons. O método ideal para medidas do pH tem envolvido medidas do potencial que se desenvolve através de uma fina membrana de vidro que separa duas soluções com diferentes concentrações de íon hidrogênio.
Os eletrodos de membrana compreendem quatro categorias, as quais são: eletrodo de membrana de vidro, líquida, sólida e sensível a gás. O eletrodo de vidro para uma medida de pH é formado por um bulbo construído em vidro especial contendo uma solução de concentração fixa (0,1 ou 1 M) de ácido clorídrico (HCl) ou uma solução tamponada de cloreto em contato com o eletrodo de referência interno, normalmente constituído de prata revestida de cloreto de prata, que assegura um potencial constante na interface da superfície interna do sensor com o eletrólito. Ao redor do eletrodo de vidro fica o eletrodo de referência externo, que mais frequentemente é do tipo Ag/AgCl. A membrana de vidro é colocada na ponta da sonda, e esta, deve estar sempre hidratada para que funcione adequadamente como um eletrodo sensível a pH. Por isso, após o uso, o eletrodo deve ser mantido mergulhado em água destilada ou deionizada. A figura 1 abaixo mostra esse tipo de eletrodo.
Figura 1: Ilustração de um eletrodo de vidro
O aparelho é ajustado conforme os valores referenciados em cada solução de calibração. Para que se conclua o ajuste é então calibrado em dois ou mais pontos. Geralmente utiliza-se tampões de pH 7,0 e 4,0. Ao ser calibrado, estara pronto para uso. A leitura do aparelho é feita em função da leitura da tensão que o eletrodo gera quando submerso na amostra. A intensidade da tensão medida é convertida para uma escala de pH. O aparelho faz essa conversão, tendo como uma escala usual de 0 a 14 pH. 
Eletrodo de referência
O eletrodo de referência é uma meia-célula com o potencial de eletrodo conhecido, não varia durante as medidas, ou seja, sua temperatura é constante, independente da concentração do analito ou de outro íon presente na solução em estudo. Os eletrodos de referência mais utilizados são calomelano (Hg / Hg2Cl2) e prata/cloreto de prata. Esse tipo de eletrodo deve apresentar as seguintes características: Apresentar um potencial exatamente conhecido; Exibir um potencial constante com o tempo; Ter um potencial completamente insensível à composição da solução do analito; Retornar ao seu potencial original ao ser submetido a pequenas correntes; Ser reversíveis e obedecer à equação de Nernst; O eletrodo de calomelano saturado vem crescentemente sendo substituído pelo eletrodo de Ag/AgCl, por apresentar: boa estabilidade química; boa reprodutibilidade; versatilidade e facilidade na montagem; ser realizado em temperaturas superiores à 60ºC.
Potenciometria direta e indireta
A potenciometria direta é um método rápido e conveniente para determinação da atividade de uma variedade de cátions e ânions. Essa técnica consiste em uma comparação do potencial desenvolvido na célula quando o eletrodo indicador é imerso na solução do analito, com seu potencial quando imerso em uma ou mais soluções padrão de concentrações conhecidas do analito. 
A potenciometria indireta está baseada nas medidas do potencial de um eletrodo indicador, em função do volume do titulante. Desta forma, a concentração de determinado volume do titulado é determinada através do volume gasto da solução padronizada necessária para atingir uma medida de potencial que representa o ponto de equivalência da reação. Este método obtém informações sobre a composição de uma solução mediante ao potencial que aparece entre dois eletrodos. A medida do potencial é determinada mediante condições reversíveis, sendo assim, é necessário que o método seja desenvolvido no tempo certo e suficiente para que ocorra o equilíbrio, extraindo a mínima quantidade de intensidade para não influenciar sobre o equilíbrio que se estabelece entre a membrana e a solução da amostra.
Condutimetria
As células condutométricas são constituídas por um recipiente para a solução e dois eletrodos de platina. Quando usada para medidas de condutância específica, ela precisa ter uma geometria constante conhecida. No caso das células para titulações condutométricas, não é necessário conhecer o valor da constante da célula, sendo assim, o essencial é que os eletrodos se mantenham rigidamente em posições fixas durante a titulação. 
Os eletrodos de platina são recobertos com uma leve camada de negro platina, que aumenta a área efetiva dos eletrodos e, assim, as respectivas capacitâncias. Os eletrodos são replatinizados sempre que as medidas se tornem errôneas ou se observe perda da camada de negro platina. Quando não estão sendo utilizados os eletrodos são conservados em água destilada. Na titulação condutométrica acompanha-se a variação da condutância durante a realização da titulação. O ponto final é assinalado por uma descontinuidade na curva de condutância-volume. A titulação condutométrica requer uma célula que possibilite a fácil adição dos incrementos da solução titulante e as sucessivas medidas de condutância. A célula não precisa ser calibrada, precisando apenas que os eletrodos permaneçam em posições fixas durante a operação. Os eletrodos são duas lâminas de platina com áreas superficiais de, aproximadamente, 1cm2.A distância entre os eletrodos é fixada de acordo com a condutância da solução, sendo menos para as soluções de baixa condutância e maior para as de condutância elevada. As lâminas são dispostas em posição vertical, então se houver formação de precipitado durante a titulação, não depositará material sólido sobre as lâminas.
A solução padrão é adicionada por uma bureta em sucessivas quantidades, e após cada adição, a condutância da solução é medida. A adição da solução padrão ocasiona certo aumento de volume e, então, certo efeito de diluição, que se reflete na condutância. O efeito de diluição é diminuído com uso de uma solução 10 a 20 vezes mais concentrada do que a solução em estudo, com respeito à espécie interessada. Os dados da titulação são lançados graficamente para obter a curva de condutância-volume.
OBJETIVOS 
Consideramos como objetivo principal desse trabalho a aprendizagem sobre a padronização de soluções de hidróxido de sódio de 0,1 molar na determinação da concentração do ácido acético em vinho, interpretar a curva de calibração e achar o ponto de viragem, para exemplificar o método das titulações potenciométricas de neutralização.
METODOLOGIA
3.1 MATERIAIS
Foram utilizados os seguintes materiais:
Vidro de relógio; 
Proveta de (100 mL);
Béquer de (250 mL);
Espátula de alumínio;
Balança analítica.
pHmetro
Condutivímetro
Placa de agitação magnética
Ima de agitação (peixinho)
Solução de NaOH
Biftalato de potássio
Vinho
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O biftalato de potássio já estava pronto e não foi preciso realizar cálculo. Calculamos a massa de NaOH necessária para a preparação da solução, na quantidade e concentração desejada, pesou-se em uma balança analítica e foi transferida para um béquer, agitou com o auxílio de um bastão de vidro, depois transferiu-se para o balão volumétrico, em seguida foi adicionado o biftalato na quantidade e concentração desejada e foi aferido com água destilada e agitado novamente. 
Pegou-se a solução de Hidróxido de Sódio que foi padronizada com o biftalato de potássio e iniciou a titulação. Calibrou-se o pHmetro utilizando as soluções tampão de pH 4,0 e 6,0. Antes de ser adicionada a solução os valores de pH e condutância inicial foram anotados. 
A solução de vinho, foi titulada com a solução padronizada de hidróxido de sódio. Para a realização deste procedimento utilizou-se um condutivímetro e um pHmetro.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores do volume da titulação, do pH e condutância estão representados na Tabela 1. Em seguida, os gráficos mostram as curvas de titulação da padronização.
Tabela 1. Padronização do NaOH 0,1 mol L-1 através do KHC8H5O4 0,1 mol L-1
	Volume do bórax
	pH
	Condutância
		0,0
	0,5
	1,0
	1,5
	2,0
	2,5
	3,0
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0
	5,5
	6,0
	6,5
	7,0
	7,5
	8,0
	8,5
	9,0
	9,5
	10,0
	10,5
	11,0
	11,1
	11,2
	11,3
	11,4
	11,5
	11,6
	11,7
	11,8
	11,9
	12,0
	12,1
	12,2
	12,3
	12,4
	12,5
	12,6
	12,7
	12,8
	12,9
	13,0
	13,1
	13,2
	13,3
	16,2
	20,0
	22,0
	25,0
		4,076
	4,175
	4,276
	4,389
	4,679
	4,569
	4,653
	4,708
	4,788
	4,859
	4,925
	4,989
	5,049
	5,102
	5,177
	5,235
	5,303
	5,370
	5,426
	5,521
	5,598
	5,684
	5,803
	5,820
	5,845
	5,871
	5,884
	5,923
	5,955
	5,979
	6,016
	6,050
	6,084
	6,123
	6,155
	6,206
	6,259
	6,311
	6,361
	6,422
	6,498
	6,096
	6,670
	6,774
	6,883
	7,098
	10,677
	11,068
	11,178
	11,287
		356,60
	357,00
	362,75
	370,20
	378,60
	388,50
	398,75
	413,90
	420,95
	430,00
	440,65
	451,15
	461,65
	472,20
	483,10
	491,20
	502,00
	513,10
	520,75
	530,30
	539,70
	549,85
	561,40
	563,05
	565,80
	567,15
	568,15
	570,55
	573,10
	575,65
	577,15
	578,90
	581,10
	582,75
	584,15
	586,75
	588,65
	590,70
	591,80
	593,45
	595,25
	597,55
	599,70
	600,90
	602,75
	605,30
	688,55
	825,30
	919,85
	1,0205
Gráfico 1: Curvas de titulação potenciometrica obtidas durante a padronização do NaOH com o KHC8H5O4 (Biftalato de potássio).
Gráfico 2: Gráfico da primeira derivada versus volume do titulante, para a titulação do vinagre com NaOH.
Gráfico 03: Gráfico da segunda derivada versus volume do titulante para titulação do vinagre com NaOH.
O ponto de viragem, não foi visto direito no Gráfico 1, então foi feito o gráfico da primeira derivada e o da segunda derivada, onde pode ser visto melhor o ponto de viragem.
CONCLUSÃO
A partir deste experimento, pode-se concluir que, ao padronizar uma solução, estará se determinando sua concentração real (ou pelo menos um valor muito próximo do real), que pode ser identificado este valor com um fator de correção. Conclui-se, também, que, uma vez que a análise volumétrica, a concentração ou massa da amostra é determinada a partir do volume da solução titulante de concentração conhecida, é necessário preparar soluções com concentração muito precisa, a partir de cálculos e pesagens corretas, assim como exatidão nas medidas de volume, o que também determina a concentração correta, assim como exatidão nas medidas de volume, o que também determina a concentração correta. É importante ressaltar que o percentual e a aceitação do produto é dependente da acidez do vinho, tendo em vista as propriedades sensoriais que esta confere ao mesmo.
REFERÊNCIAS
GIOLITO, I.; Métodos Eletrométricos e Eletroanalíticos – Fundamentos e Aplicações, 2a ed., Multitec: São Paulo, 1980.
MARCONATO, José Carlos; BIDÓIA, Edério Dino. Potencial de eletrodo: uma medida arbitrária e relativa. QUÍMICA NOVA NA ESCOLA. n° 17, 2003.
Skoog, D. A.; West, D. M.; Holler, F. J.; Crouch, S. R. "Fundamentos de Química Analítica". Pioneira São Paulo. 2006.