relatorio analise 1

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RELATÓRIO 6
CONDUTOMETRIA DIRETA E TITULAÇÃO CONDUTOMÉTRICA DE MISTURA DE ÁCIDOS
CONDUTOMETRIA DIRETA
A condutometria baseia-se na condução de eletricidade dada pela migração iônica realizada através da aplicação de um campo eletrostático. A condutometria direta mede a partir de uma medida única a condutância de determinada solução que por vez, está relacionada diretamente com a concentração do eletrólito em solução. 
Com o intuito de se determinar a constante da célula, utilizou-se uma solução de KCl com a condutividade conhecida (146,9 µS.cm-1). Contudo, o equipamento utilizado não forneceu o valor da constante após a calibração. Para fins de demonstração dos cálculos e melhor compreensão do experimento, considerou-se o valor fornecido por outro condutivímetro (1,0108980). Não podendo este, ser aplicado para os resultados encontrados.
A resistência R de um condutor uniforme é diretamente proporcional ao comprimento l e inversamente proporcional à área da seção transversal A (equação 1). Ou seja, em condutores metálicos a condutância varia com a natureza e dimensão do condutor.[3] 
R =p. (ohms) (equação 1)
Já a condutância do material é definida com o inverso da resistência deste material (equação 2), e sua unidade é ohm-1 e chama-se siemens.[3] 
L= = k () (siemens) (equação 2)
Em que, k ( o inverso da resistência específica) é a condutância específica, ou seja, a condutividade, com unidade de ohm -1.cm-1 ou S.cm-1. E p é a resistividade específica[3]
 k = (equação 2)
A constante da célula (Ө) é definida como . Logo, a resistência pode ser reescrita como:
R = p.Ө ( equação 3)
Considerando:
Constante da célula (Ө) =1,011
Condutividade da solução de KCl = 146,9.10-6 S.cm-1
Determina-se a resistência (R) e a condutância (G) e a resistividade específica (p):
 k = (equação 2)
 146,9.10-6 =
 p = 6807,4 Ω.cm 
Pela equação 1 encontra-se a resistência:
R =p. (ohms) (equação 1)
 R = 6807,4 . 1,011
 R = 6881,6 Ω
Portanto, a condutância é dada por:
 L = ( equação 4)
L = 1,45.10-4 S
Considera-se a partir dos dados fornecidos pelo fabricante, a constante de célula igual a 1. A partir da equação 5 encontrou-se o erro relativo de 1,1% , valor inferior a 5%, atestando que o condutivímetro está próprio para o uso. 
E (%) = . 100 (equação 5)
Nesta prática determinou-se, primeiramente, por condutometria direta, a condutividade apresentada por amostras conhecidas, a fim de se comparar os valores obtidos com os demais e com o esperado. Na tabela 1 estão apresentadas as amostras e suas respectivas condutividades. 
Tabela 1 – Amostras analisadas por condutometria direta e suas condutividades, a temperatura de 24,3ºC.
	Amostras
	Condutividade (µS/cm)
	Álcool etílico 99,5%
	1,435
	Álcool Coperalcool 46°INPM
	15,21
	Água destilada
	1,5
	Água deionizada
	8,7
	Água da torneira
	155,6
	Água mineral Passa Quatro
	136,9
	Água ultra pura (sistema Mili-Q)
	3,00
	Solução de HCl 0,025 mol.l-1
	9,55
	Solução de ácido acético 0,025 mol.l-1
	154,1.10-3
 	
De acordo com as especificações publicadas pela ISO 3696:1995 existem três tipos de água para laboratório:
TIPO I
Conhecida como água ultra pura é ideal para a utilização em exigências analíticas rigorosas, incluindo as de cromatografia liquida de alto desempenho. É purificada pelo sistema Milii-Q que são resinas de troca iônica sintética que são capazes de remover praticamente todos os metais e sais à nível de traços. Por tal razão, possui a menor condutividade.[4][5]
TIPO II
Conhecida como água deionizada possui menor grau de purificação que a do tipo 1, ideal para processos que aceitam a presença de bactéria. Pode ser purificada por destilação, deionização ou osmose reversa, tendo como objetivo a eliminação dos íons em solução, como Ca2+ e Mg2+. [4][5]
TIPO III
Conhecida como água destilada, utilizada para lavagem de vidraria e até mesmo para preparo de soluções de procedimentos que não exijam alto grau de pureza. Tem –se como objetivo em sua purificação a eliminação de resíduos, compostos orgânicos e minerais. [4][5]
	A tabela 2 apresenta de acordo com as normas da NCCLS as especificações para cada tipo de água, incluindo a resistência e a condutividade à 25ºC.
Tabela 2 – Especificações segundo a NCCLS para os diferentes tipos de água.[5]
 	Para a água potável e mineral o Ministério da Saúde e a CONAMA determinam que em água potável a condutividade acima de 100 µS/cm sofreu alterações indesejáveis. Para as águas naturais espera-se uma faixa de condutividade entre 10 a 100 µS/cm, caso o ambiente seja poluído por esgotos domésticos ou industriais, tais valores podem chegar a 1000 µS/cm.[6] 
	Observou-se que para as águas ultra pura e deionizada encontraram-se valores de condutividade muito superiores ao exigido pela NCCLS a 25 ºC. Este alto valor pode ser explicado pela má armazenagem ou purificação realizada de forma ineficiente, podendo ser por impurezas nos filtros, problemas no deionizador. 
	Para a água da torneira obteve-se uma condutividade maior do que a prevista pela legislação, isso pode ser devido aos sais minerais ou produtos utilizados no tratamento de água. Além do contato com as tubulações. 
Para a água mineral, levou-se em consideração a informação oferecida pelo fabricante no rótulo, informando que a condutividade elétrica a 25ºC é de 114,5 µS/cm. Encontrou-se novamente um valor superior ao determinado pelo fabricante. 
Considerando os valores limites determinados pela ISO 3696:1995, NCCLS, Ministério da Saúde, a CONAMA e o determinado pelo fabricante da água mineral, foi possível através da equação 5 o cálculo do erro relativo para cada determinação. A condutividade de cada amostra e seus respectivos erros estão apresentados na tabela 3. 
Tabela 3 – Condutividade e erros relativos para as amostras de água analisadas. 
	Amostras
	Condutividade (µS/cm)
	Erro relativo (%)
	Água destilada
	1,5
	--*
	Água deionizada
	8,7
	770
	Água ultra pura
	3,00
	2900
	Água da torneira
	155,6
	35,73
	Água mineral Passa Quatro
	136,9
	19,56
* dentro do padrão estabelecido. 
	Conhecendo a resistência obtida pelo condutivímetro 6807,4 Ω.cm é possível calcular a condutividade teórica (K) e a condutância (L) da água pura:
K = ( equação 6)
K = 1,47.10-4 µS/cm
A condutância: L = = = 2,96 µS (equação 7)
A dissociação dos ácidos clorídrico e acético explica a suas respectivas condutâncias. A condutância de uma solução é diretamente proporcional à sua concentração. Eletrólitos fortes (HCl) encontram-se completamente dissociados, apresentando altas concentrações de H+ e Cl-, consequentemente, alta migração iônica e maior condutividade. Eletrólitos fracos (CH3COOH) não estão completamente dissociados em solução, apresentando íons H+ e acetato. O menor número de íons (portadores de carga) em solução faz com que a condutância especifica aumente gradualmente, explicando a menor condutividade do ácido acético em comparação com o ácido clorídrico mesmo estando em mesma concentração. [7]
Compostos orgânicos não se dissociam formando íons em presença de água, com isso não possuem condutividade elétrica. O álcool etílico é um composto orgânico, entretanto, ao se analisar as duas amostras de álcool pode-se observar que a solução apresentou certa condutividade. Isto é devido à presença de água no meio. O álcool etílico 95% apresentou menor condutividade (1,435 µS/cm) em comparação ao álcool Coperalcool (15,21 µS/cm) coerente com a menor quantidade de água na mistura ( 5% para o álcool etílico e 54%m/m para o álcool comercial).A ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Combustível) delimita um valor máximo de condutividade elétrica para o álcool etílico de 350 µS/cm, portanto, as amostras analisadas estão dentro dos limites determinados pela ANP.[8] 
DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE IONIZAÇÃO ÁCIDA DO ÁCIDO ACÉTICO PELA TÉCNICA CONDUTOMÉTRICA: 
A fim de se estudar o comportamento da condutividade de soluções de ácido acético, assim como a constante de dissociação ácida do mesmo, preparou-se soluções de diferentes concentrações, medindo-se as condutividades das mesmas. As concentrações e condutividades das respectivas soluções estão representadas na tabela 4. 
Tabela 4: Concentrações e potenciais das respectivas soluções preparadas, a temperatura de 25° C.
	Concentração final (mol.L-1)
	K (µS.cm-1)
	1,0x10-2
	142,5
	1,0x10-3
	27,3
	1,0x10-4
	11,38
	1,0x10-5
	5,03
	1,0x10-6
	4,27
A partir dos valores de condutividade obtidos pode-se calcular a condutância molar, a partir da equação abaixo (eq.2)
 Λm = 1000. (equação 8)
 Sendo que, em seguida, calculou-se dois parâmetros (1/Λm e Λm.C) utilizados na construção de um gráfico para a posterior comparação com a equação de Ostwald (eq. 8).
 (eq. 8)
Os valores obtidos estão representados na tabela 5. 
Tabela 5: Valores de condutância molar e parâmetros para comparação com a lei de Ostwald para soluções de ácido acético de diferentes concentrações.
	Concentração final (mol.L-1)
	Λm (S.cm2 .mol-1 )
	1/Λm
	Λm.C
	1,0x10-2
	14,25
	0,0702
	0,1425
	1,0x10-3
	27,3
	0,0366
	0,0273
	1,0x10-4
	113,8
	8,78x10-3
	0,01138
	1,0x10-5
	503
	1,98x10-3
	5,03.10-3
	1,0x10-6
	4270
	2,34x10-4
	4,27.10-3
Os cálculos realizados para a primeira solução estão representados a seguir. 
 Λm = 1000. 
Λm = 1000.142,5x10-6 /0,01
Λm = 14,25 (S.cm2 .mol-1 )
Desta forma, pode-se construir o gráfico (figura 1) para comparação com a lei de Ostwald, sendo que, para a obtenção de um melhor coeficiente de correlação linear (R2 = 0,994), excluiu-se o ponto da curva (3,66x10-5; 0,0366).
Figura 1: Gráfico para comparação com a lei de Ostwald.
Desta forma, com a equação da reta calculada pelo gráfico 1, pode-se comparar o valor do coeficiente linear da mesma com o da lei de Ostwald (1/ Λ∞), obtendo-se assim o valor de condutância à diluição infinita (Λ∞).
 (= 3,63x10-3 + 94,83.Λm) (equação 9) 
 3,63x10-3
 (equação 10)
Para o ácido acético, o encontrado é de já o teórico é de 399,5. Dessa forma, o erro relativo para o mesmo foi calculado a baixo.
E% = x 100
E% = 31,04%
Assim, com o valor da condutância à diluição infinita e as condutâncias molares pode-se calcular o grau de dissociação para cada solução analisada, de acordo com a equação abaixo (equação. 11).
α = (equação 11).
Os valores encontrados estão representados na tabela 6.
Tabela 6: Valores de coeficiente de dissociação (α) para as respectivas condutâncias
	Λm (S.cm2 .mol-1 )
	 (experimental)
	 (Teórico)
	14,25
	0,0517
	0,0356
	27,3
	0,0991
	0,0683
	113,8
	0,4131
	0,2848
	503
	1,8259
	1,2591
	4270
	15,5002
	10,6883
	------------------------------
	α médio = 3,578
	α médio = 2,4672
Para fins de comparação, calculou-se a variação percentual (E%) dos valores experimental e teórico encontrados para o α médio.
E% = x 100
E% = 45,02%
A partir dos coeficientes de dissociação do ácido acético foi possível calcular as constantes de dissociação ácida (Ka) do mesmo para cada uma das soluções, utilizando a equação 12.
Ka = (equação 12).
Os resultados encontrados estão representados na tabela 7.
 Tabela 7: Valores de Ka para as respectivas soluções analisadas.
	Concentração ácido acético (mol.l-1)
	Ka
	1,0x10-2
	2,82x10-5
	1,0x10-3
	1,09x10-5
	1,0x10-4
	2,91x10-5
	1,0x10-5
	-4,03x10-5
	1,0x10-6
	-1,65x10-5
	--------------
	Ka médio = 1,14x10-5
Assim, sendo o valor teórico para o Ka de 1,7783 x 10-5 , pode-se calcular o erro relativo para o Ka encontrado, como pode-se observar abaixo:
E% = x 100
E% = 35,89%
TITULAÇÃO CONDUTOMÉTRICA DE MISTURA DE ÁCIDOS
	Nesta prática, mediu-se o os valores de condutância (K) à medida que o titulante foi adicionado na amostra. Para a construção do gráfico, foi necessário determinar Kcorr. Que foi determinado utilizando a Equação 1.
Kcorr = Kmedido 	(Equação 13)
Onde,
Kmedido = K medido pelo aparelho à medida que o titulante foi adicionado e encontra-se na Tabela 1.
vo = 20 mL H3CCOOH + 20 mL HCl + 25 mL H2O = 65 mL
v = volume adicionado, encontra-se na Tabela 1.
	Ou seja, o cálculo de Kcorr, utilizando os valores da Tabela 1, foi realizado da seguinte forma:
Kcorr = 3410 	 (Equação 14)
Kcorr = 3410 µS.cm-1 	
	O cálculo utilizando os outros valores foi realizado da mesma forma e o resultado segue na Tabela 8.
Tabela 8: Valores de volume de NaOH que foram adicionados durante a titulação, valores de K determinado pelo aparelho utilizado e Kcorr calculado.
	VNaOH (mL)
	K (µS.cm-1)
	Kcorr (µS.cm-1)
	0,0
	3410
	3410,00
	0,5
	3280
	3305,23
	1,0
	2900
	2944,62
	1,5
	2800
	2864,62
	2,0
	2790
	2875,85
	2,5
	2830
	2938,85
	3,0
	2510
	2625,85
	3,5
	2340
	2466,00
	4,0
	1934
	2053,02
	4,5
	1462
	1563,22
	5,0
	1027
	1106,00
	5,5
	1029
	1116,07
	6,0
	1065
	1163,31
	6,5
	1100
	1210,00
	7,0
	1161
	1286,03
	7,5
	1147
	1279,35
	8,0
	1259
	1413,95
	8,5
	1304
	1474,52
	9,0
	1357
	1544,89
	9,5
	1369
	1569,09
	10,0
	1410
	1626,92
	10,5
	1504
	1746,95
	11,0
	1552
	1814,65
	11,5
	1685
	1983,12
	12,0
	1770
	2096,77
	12,5
	1881
	2242,73
	13,0
	1987
	2384,40
	13,5
	2140
	2584,46
	14,0
	2260
	2746,77
	14,5
	2380
	2910,92
	15,0
	2480
	3052,31
	15,5
	2640
	3269,54
	16,0
	2770
	3451,85
	16,5
	3060
	3836,77
	17,0
	3160
	3986,46
	17,5
	3280
	4163,08
	18,0
	3430
	4379,85
	18,5
	3550
	4560,39
	19,0
	3670
	4742,77
	19,5
	3770
	4901,00
	20,0
	3900
	5100,00
	20,5
	4010
	5274,69
	21,0
	4140
	5477,54
	21,5
	4250
	5655,77
	22,0
	4360
	5835,69
	22,5
	4450
	5990,39
	23,0
	4570
	6187,08
	23,5
	4690
	6385,62
	24,0
	4830
	6613,39
	24,5
	4890
	6733,15
	25,0
	4950
	6853,85
Figura 2- Gráfico da titulação condutométrica de mistura de ácidos.
	Inicialmente, o ácido clorídrico encontra-se ionizado em solução, devido à diferença entre as forças de ionização do ácido clorídrico e ácido acético. Já o ácido acético, encontra-se na sua forma molecular por causa da maior concentração de íons H+ presentes na mistura, e apresenta um deslocamento em seu equilíbrio de dissociação [1]. Como mostra na Reação 1.
H3CCOOH(aq) H3CCOO-(aq) + H+(aq)	(Reação 1)
	Na região I, ocorre neutralização do HCl, resultando na diminuição drástica da condutividade devido a troca de íons H+ por Na+. Na região II, ocorre neutralização do ácido acético e causa um leve aumento da condutividade. Isso ocorre por causa do acréscimo de Na+ e devido à formação dos íons H3CCOO-, que inicialmente estava na sua forma molecular e foi ionizado pela adição do titulante, NaOH [1]. Conforme a Reação 2. 
H3CCOOH(aq) + NaOH H3CCOONa(aq) + H2O(aq)		(Reação 2)
	E por fim, na região III, a condutividade aumenta significativamente, pois, a solução possui excesso de titulante, visto que o aumento da concentração dos íons Na+ e OH- na solução contribui paraaumentar a condutividade total da amostra [1].
	A partir da construção do gráfico, foi possível obter a equação da reta da região I, região II e região III. São elas:
K1 = 3440,79 – 442,96 V (Equação 15)
K2 = 413,23 + 124,90 V (Equação 16)
K3 = -2438,30 + 375,66 V (Equação 17)
	Para determinar os volumes nos pontos de equivalência, fez-se da seguinte forma:
K1 = K2	(Equação 19)
3440,79 – 442,96 V = 413,23 + 124,90 V (Equação 20)
Veq1 = 5,33 mL
K2 = K3	(Equação 21)
413,23 + 124,90 V = -2438,30 + 375,66 V	(Equação 22)
Veq2 = 11,37 mL
	Com isso, utilizou a Equação 23 para obter a concentração real do ácido clorídrico e a concentração real do ácido acético na solução.
M1 . V1 = M2 . V2	(Equação 23)
MHCl x 20 mL = 0,1049 mol.L-1 x 5,33 mL	(Equação 24)
MHCl = 0,028 mol.L-1
M H3CCOOH x 20 mL = 0,1049 mol.L-1 x ( 11,37 mL	- 5,33 mL) (Equação 25)
M H3CCOOH = 0,032 mol.L-1
	Logo, os valores de concentração determinados foram 0,028 mol.L-1 para o HCl e 0,032 mol.L-1 para o H3CCOOH. Utilizando a concentração teórica do ácido clorídrico e do ácido acético, que corresponde a 0,025 mol.L-1 para ambos, foi possível determinar o erro percentual da concentração de cada ácido usando a Equação 5.
Cálculo do erro para o HCl:
Erro = x 100 = 12% (Equação 26)
Cálculo do erro para o H3CCOOH:
Erro = x 100 = 28% (Equação 27)
	O erro encontrado pode ser considerado alto e pode ser explicado pelos erros provenientes durante a medida das condutâncias pelo mau uso do equipamento, considerando que o equipamento utilizado era novo.
CONCLUSÃO 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] MARTINS, V. José; SOUZA, R. Ana Paula; SALLES, O. Mariana; SERRANO, H. P. Silvia. Determinação de ácido acético em amostra de vinagre adulterada com ácido clorídrico – Um experimento integrado de titulação potenciométrica e condutométrica. Instituto de Química, Universidade de São Paulo, 2010
[2] HARRIS, Daniel C. Quantitative Chemical Analysis. 8. ed. New York: W. H. Freeman And Company, 2010. 
[3]OTTO, A.O. Fundamentos de análise instrumental 
[4] ISO 3696:1995. Water for analytical laboratory use — Specification and test methods. Disponível em: http://www.ccdpy.com/download/BS%20EN%20ISO3696%201995%
 20Water%20for%20analytical%20laboratory%20use.pdf. Acesso em: 19 de maio de 2017.
[5] Programa Nacional de Controle de Qualidade -Educação Continuada -Água reagente no laboratório clínico. Disponível em: https://www.google.com.br/ url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&
source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjl1pbgr4LUAhWEE5AKHT-oBI4QFggiMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.pncq.org.br%2Fparticipantes%2Fdoc%2FH2O.doc&usg=AFQjCNHQ1twyd-_TGv8BBghEe1tQe3MJIA. Acesso dia: 19 de maio de 2017.
[6] BRASÍLIA. FUNASA. . Manual de Controle da Qualidade da Água para Técnicos que Trabalham em ETAS. 2014. Disponível em: <http://www.funasa.gov.br/site/wp-content/files_mf/manualcont_quali_agua_tecnicos_trab_emetas.pdf>. Acesso em: 19 de maio de 2017.
[7] SKOOG, D.A; WEST, D.M.; HOLLER, F.J.; CROUCH.S.R. Fundamentos de Química Analítica. 8. ed. São Paulo: Thomson, 2008. 
[8]BRASIL, RESOLUÇÃO ANP Nº 3, de 09 de fevereiro de 2011. Disponível em: http://www.udop.com.br/download/legislacao/comercializacao/institucional_site_juridico/res_anp_07_amplia_nomenclatura_alcool.pdf. Acesso em: 20 de maio de 2017.