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SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL – SENAI/SC CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA VOLUMETRIA FLÁVIA EDUARDA KREUSCH JOHANN OTTO FARIAS KARYN GOMES LETÍCIA EGER NATHÁLIA MARIS GESNER Relatório de aula prática Jaraguá do Sul – SC 2015 1 FLÁVIA EDUARDA KREUSCH JOHANN OTTO FARIAS KARYN GOMES LETÍCIA EGER NATHÁLIA MARIS GESNER VOLUMETRIA Relatório de aula prática apresentado à disciplina de Química Analítica ll ao curso Técnico em Química do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – SENAI - Unidade Jaraguá do Sul, sob orientação do professor Carlos Alfredo Alves Júnior para fins de avaliação. Jaraguá do Sul – SC 2015 2 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 3 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 3 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................... 4 2.1 VOLUMETRIA DE PRECIPITAÇÃO......................................................................4 2.2 VOLUMETRIA DE COMPLEXAÇÃO.....................................................................4 2.3 VOLUMETRIA DE OXIRREDUÇÃO......................................................................4 2.4 VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO...................................................................5 2.5 CURVA DE TITULAÇÃO........................................................................................5 3. MATERIAIS, REAGENTES E EQUIPAMENTOS ................................................ 7 3.1. MATERIAIS .................................................................................................... 7 3.2. REAGENTES ................................................................................................. 7 3.3. EQUIPAMENTOS .......................................................................................... 7 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.................................................................... 8 4.1 PROCEDIMENTO 1...............................................................................................8 4.1 PROCEDIMENTO 2...............................................................................................8 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ......................................................................... 9 5.1 PROCEDIMENTO 1...............................................................................................9 5.2 PROCEDIMENTO 2.............................................................................................15 6. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 23 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 24 3 1 INTRODUÇÃO A titulação é um método convencional para definir a concentração de substâncias não conhecidas a partir de uma solução de concentração conhecida. O objetivo do trabalho é padronizar as soluções de H3CCOOH (ácido acético) e HCl (ácido clorídrico) tendo como padrão primário o NaOH (hidróxido de sódio) 0,1M e calcular a variação de pH a cada intervalo de adição do titulante comparando com o volume teórico e verificar se os resultados são compatíveis. 1.1. OBJETIVO GERAL Efetuar titulações com a ajuda de um pHmetro, efetuar os cálculos e construir um gráfico com as curvas de titulação. 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Realizar as titulações, medir o pH a cada 5 mL adicionada da solução, anotar as observações e resultados, calcular o ponto de equivalência, construir um gráfico com as curvas de titulações teóricas e observadas. 4 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O maior objetivo da química analítica quantitativa é identificar a quantidade de determinado produto em uma amostra, para isso, dispõem-se de algumas técnicas, como a titulometria ou volumetria, que baseiam-se em calcular a concentração de uma solução com base no reagente usado. Segundo o Dicionário do Homem Moderno de 2001, a definição para titulação é a determinação do grau de normalidade ou molaridade de uma solução. Na prática, é usado uma amostra conhecida, padrão primário, para determinar uma desconhecida. O padrão primário deve obedecer a alguns critérios: Deve ser de fácil obtenção; Baixa quantidade de impureza; Teor de impureza não deve ser superior a 0,01 a 0,02% e devem ser conhecidas; Deve ser estável a temperaturas de secagem; Não deve ser higroscópica ou eflorescente; Deve possuir Kps elevado; Alto peso molecular; Deve ser sólido. 2.1 VOLUMETRIA DE PRECIPITAÇÃO Na volumetria de precipitação, a adição do titulado ao titulante forma um terceiro produto sólido que precipita e que por sua vez, permanece no fundo do recipiente. 2.2 VOLUMETRIA DE COMPLEXAÇÃO Na volumetria de complexação, a adição do titulante, reagente complexante, ao titulado, íon metálico, forma um composto solúvel em água. 2.3 VOLUMETRIA DE OXIRREDUÇÃO Na volumetria de oxirredução, um dos compostos deve ser um agente oxidante e o outro redutor, que ao entrarem em contato troquem cargas, ou seja, que o agente oxidante ganhe elétrons e o redutor perca elétrons. 5 2.4 VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO Na volumetria de neutralização, adiciona-se ácido à base afim de que ambas entrem em equilíbrio (ponto de equivalência), formando um sal e água como a reação abaixo: ÁCIDO (H+) + BASE (OH-) → SAL + H2O A volumetria de neutralização se dá de duas formas: a acidimetria (quando o analito é uma base e o titulante é um ácido) ou a alcalimetria (quando o analito é ácido e o titulante é básico). O ponto viragem (equivalência) pode ser definido com a mudança de pH medida de diferentes formas como por exemplo através de um pHmetro ou com indicadores ácido-base como a tabela 1 abaixo: Tabela 1 Indicador Cor em pH abaixo da viragem Intervalo aproximado do pH na viragem Cor em pH acima da viragem Violeta de metila Amarelo 0,0 – 1,6 Púrpura Vermelho de timol Vermelho 1,2 – 2,8 Amarelo Amarelo de metila Vermelho 2,9 – 4,0 Amarelo Azul de bromofenol Amarelo 3,0 – 4,6 Violeta Vermelho do congo Azul 3,0 – 5,2 Vermelho Alaranjado de metila Vermelho 3,1 – 4,4 Amarelo Púrpura de bromocresol Amarelo 5,2 – 6,8 Violeta Azul de bromotimol Amarelo 6,0 – 7,6 Azul Vermelho de metila Vermelho 4,4 – 6,2 Amarelo Vermelho de fenol Amarelo 6,6 – 8,0 Vermelho Azul de timol Amarelo 8,0 – 9,6 Azul Fenolftaleína Incolor 8,2 – 10,0 Rosa Timolftaleína Incolor 9,4 – 10,6 Azul Amarelo de alizarina R Amarelo 10,1 – 12,0 Vermelho Carmim de índigo Azul 11,4 – 13,0 Amarelo Fonte: HARRIS (2013) 6 2.5 CURVA DE TITULAÇÃO Uma maneira de se representar os dados obtidos é através da curva de titulação, que mostra com clareza os resultados e a variação de pH, ela também mostra com exatidão o ponto de equivalência real obtido. É anotado os resultados após cada intervalo de titulante adicionado. Considerando que a reação entre a base e o ácido é completa e que a solução resultante é o sal. No gráfico é feita uma relação entre o volume de titulante com o pH da solução. Na figura 1 abaixo temos um exemplo de gráfico de curva de titulação. Figura 1 Fonte: Kalilbn (2015) 7 3. MATERIAIS, REAGENTES E EQUIPAMENTOS 3.1.MATERIAIS Os materiais utilizados para este experimento são: 02 béqueres de 100 mL; 01 bureta de 25 mL; 01 pera de sucção; 01 pipeta volumétrica de 25 mL; 01 barra magnética; 02 suportes universais. 3.2. REAGENTES Os reagentes utilizados para este experimento são: Água deionizada; Solução de NaOH (hidróxido de sódio) 0,1M; Solução de HCl (ácido clorídrico) 0,1M; Solução de H3CC00H (ácido acético) 0,1M; Soluções tampão para pHmetro; Indicador fenolftaleína 1%. 3.3. EQUIPAMENTOS Os equipamentos utilizados para este experimento são: Agitador magnético com barra magnética (Solab/Logen); Balança analítica; pHmetro (Hanna). 8 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1 PROCEDIMENTO 1 Determinação da curva de titulação de Ácido Forte com Base Forte: 1) Calibrar o pHmetro; 2) Pipetar 50 mL de solução de HCl o,1 M e transferir para o béquer de 250 mL. Adicionar 5 gotas de fenolftaleína; 3) Montar o sistema do pHmetro com o agitador magnético; 4) Com o auxílio da bureta fazer adições de NaOH de 5 em 5 mL e fazer as medições do pH a cada adição de 5 mL de NaOH; 5) Anotar os resultados e o pH no momento da viragem de cor. 4. 2 PROCEDIMENTO 2 Determinação da Curva de Titulação de Ácido Fraco com Base Forte: 1) Calibrar o pHmetro; 2) Pipetar 50 mL de solução de H3CCOOH 0,1 M e transferir para o béquer de 250 mL. Adicionar 5 gotas de fenolftaleína; 3) Montar o sistema do pHmetro com o agitador magnético; 4) Com o auxílio da bureta, fazer adições de NaOH de 5 em 5 mL e fazer as medições de pH a cada adição de 5 mL de NaOH; 5) Anotar os resultados e o pH no momento da viragem de cor. 9 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1 PROCEDIMENTO 1 Conforme calibrado e montado o sistema do pHmetro com o agitador magnético, teve início a titulação do HCl, na qual foram registradas as medidas de pH a cada 5 mL de NaOH adicionado. No contato entre o ácido e o titulante, formou-se o sal cloreto de sódio e água, como mostra a reação devidamente balanceada a seguir: 1HCl + 1NaOH → NaCl + H2O Em seguida calculou-se o volume de base no P.E. Cálculo do volume de NaOH no ponto de equivalência: XA * MA * VA = XB * MB * VB 1 * 0,1 * 50 = 1 * 0,1 * VB 0,1 * 50 = 0,1 * VB VB = 5,0/ 0,1 VB = 50 mL Ao fim do procedimento, o qual foi realizado em triplicata, os seguintes valores na leitura dos pH real foram registrados na Tabela 2. 10 Tabela 2 Volume de NaOH adicionado Leitura de pH da Amostra 1 Leitura de pH da Amostra 2 Leitura de pH da Amostra 3 0 0,60 0,80 0,75 5 0,63 0,70 0,71 10 0,70 0,75 0,75 15 0,80 0,82 0,82 20 0,91 0,91 0,90 25 1,00 1,01 1,01 30 1,13 1,14 1,14 35 1,30 1,29 1,29 40 1,48 1,49 1,49 45 1,80 1,80 1,80 50 2,64 2,63 2,63 55 11,38 10,59 10,55 60 11,95 11,78 11,78 Fonte: O Autor (2015) Com a obtenção das três leituras, calculou-se a média do pH neste procedimento através dos cálculos a seguir. Para antes do ponto de equivalência: VNaOH= 0 mL (ácido forte em excesso) pHmédia = pH1 + pH2 + pH3 / 3 pHmédia = 0,60 + 0,80 + 0,75 / 3 pHmédia = 2,15 / 3 pHmédia = 0,72 11 VNaOH= 5 mL (ácido forte em excesso) pHmédia = pH1 + pH2 + pH3 / 3 pHmédia = 0,63 + 0,70 + 0,71 / 3 pHmédia = 2,04 / 3 pHmédia = 0,68 VNaOH= 45 mL (ácido forte em excesso) pHmédia = pH1 + pH2 + pH3 / 3 pHmédia = 1,80 + 1,80 + 1,80 / 3 pHmédia = 5,40 / 3 pHmédia = 1,80 Para no ponto de equivalência: VNaOH= 50 mL (ponto de equivalência) pHmédia = pH1 + pH2 + pH3 / 3 pHmédia = 2,64 + 2,63 + 2,63 / 3 pHmédia = 7,90 / 3 pHmédia = 2,63 Para após o ponto de equivalência: VNaOH= 55 mL (base forte em excesso) pHmédia = pH1 + pH2 + pH3 / 3 pHmédia = 11,38 + 10,59 + 10,55 / 3 pHmédia = 32,52 / 3 pHmédia = 10,84 12 Ao término dos cálculos de média, os resultados foram registrados, como demonstra a Tabela 3. Tabela 3 Volume de NaOH Leitura de pH da amostra 1 Leitura de pH da amostra 2 Leitura de pH da amostra 3 Média 0 0,60 0,80 0,75 0,72 5 0,63 0,70 0,71 0,68 10 0,70 0,75 0,75 0,73 15 0,80 0,82 0,82 0,81 20 0,91 0,91 0,90 0,91 25 1,00 1,01 1,01 1,01 30 1,13 1,14 1,14 1,14 35 1,30 1,29 1,29 1,29 40 1,48 1,49 1,49 1,49 45 1,80 1,80 1,80 1,80 50 2,64 2,63 2,63 2,63 55 11,38 10,59 10,55 10,84 60 11,95 11,78 11,78 11,84 Fonte: O Autor (2015) Em seguida calculou-se o pH teórico da amostra para cada adição de 5 mL de base, como mostra os cálculos e a Tabela 4 que vem em seguida. Para antes da equivalência: VNaOH= 0 mL (ácido forte em excesso) pH = -log[H+] pH = -log[0,1] pH = 1,00 2.1 VOLUMETRIA DE PRECIPITAÇÃO......................................................................4 2.2 VOLUMETRIA DE COMPLEXAÇÃO.....................................................................4 2.3 VOLUMETRIA DE OXIRREDUÇÃO......................................................................4 2.4 VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO...................................................................5 2.5 CURVA DE TITULAÇÃO........................................................................................5 �1 INTRODUÇÃO 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 VOLUMETRIA DE PRECIPITAÇÃO 2.2 VOLUMETRIA DE COMPLEXAÇÃO 2.3 VOLUMETRIA DE OXIRREDUÇÃO 2.4 VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO 2.5 CURVA DE TITULAÇÃO 3. MATERIAIS, REAGENTES E EQUIPAMENTOS 3.1. MATERIAIS 3.2. REAGENTES 3.3. EQUIPAMENTOS 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1 PROCEDIMENTO 1 Determinação da curva de titulação de Ácido Forte com Base Forte: 4. 2 PROCEDIMENTO 2 Determinação da Curva de Titulação de Ácido Fraco com Base Forte: 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1 PROCEDIMENTO 1 5.2 PROCEDIMENTO 2 6. CONCLUSÃO REFERÊNCIAS
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