Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UTFPR-Campus Apucarana Engenharia Química Revisada em fevereiro de 2019. UTFPR – UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ – EQ4A/EQ4B – FUNDAMENTOS DE QUÍMICA ANALÍTICA - COENQ Atividades Práticas de Fundamentos de Química Analítica UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Práticas: Aula 01 – Manuseio de Material Volumétrico Aula 02 – Estatística Aplicada à Química Analítica - Amostragem Aula 03–Determinação gravimétrica de umidade Aula 04 – Equilíbrio químico – Princípio de Le Châtelier Aula 05- Equilíbrio Químico – Princípio de Le Châtelier (Parte II) Aula 06 – Preparação do padrão primário e secundário Aula 07 - Determinação da pureza de soda comercial Aula 08–Equilíbrios de Precipitação e Complexação Aula 09- Volumetria ácido - base e Curva de titulação UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 NORMAS BÁSICAS DE SEGURANÇA EM LABORATÓRIO Todo químico deve estar consciente dos perigos potenciais existentes num laboratório, relacionados aos produtos químicos ali presentes, principalmente no tocante ao manuseio, transporte e estocagem dos mesmos. A segurança no laboratório é assunto de interesse de todos que frequentam o laboratório. Acidentes vão ocorrer, na maioria dos casos, por falta de cuidado, de reflexão antes de agir e por negligência. Existem algumas normas gerais para laboratório que o bom senso recomenda: o Preparar-se para realizar cada experiência, lendo antes, o roteiro de cada experimento; o Respeitar rigorosamente as precauções recomendadas; o Usar jaleco; o Não fumar ou se alimentar no laboratório; o Se algum ácido ou qualquer outro produto químico for derramado, lavar o local com bastante água; o Não tocar os produtos químicos com as mãos; o Nunca provar um reagente ou solução; o Para sentir o odor de uma substância, não colocar o rosto diretamente sobre o recipiente; o Não deixar vidros quentes em lugares que podem ser pegos inadvertidamente; o Ter cuidado com reagentes inflamáveis; o Quando terminar o trabalho, fechar com cuidado as torneiras de gás; o Utilizar, sempre que necessário, materiais que possam garantir maior segurança no trabalho, tais como pinças, luvas, óculos etc. o Jogar sólidos e pedaços de papel usados em frascos em cestos para isto destinados; o Não jogar nas pias: fósforos, papéis de filtro, ou qualquer sólido ainda que ligeiramente solúvel; o Ler com atenção o rótulo de qualquer reagente antes de usá-lo. Ao retirar material do frasco, segurar o mesmo pelo lado que contém o rótulo, para evitar que o reagente escorra sobre ele e o danifique; o Conservar limpos a bancada e equipamentos; o Ao término da aula, lavar todo o material que foi utilizado, deixando-o na ordem em que o encontrou. Referência: Lenzi, E.; Fávero, L. O. B.; Tanaka, A. S. e outros. Química Geral Experimental. Rio de Janeiro. Freitas Bastos, 2004. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus Apucarana COENQ UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 VIDRARIAS E EQUIPAMENTOS BÁSICOS DE LABORATÓRIO UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Referência: GAUTO, M.; ROSA, G. Química analítica: práticas de laboratório. Porto Alegre: Bookman, 2013. (Tekne). UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 01- Manuseio de Material Volumétrico É de extrema importância que em Química Analítica o aluno tenha conhecimento sobre o manuseio correto de todos os materiais volumétricos. Este procedimento essencial para a execução de qualquer atividade analítica, na qual a medida de volume é uma das principais fontes de erro experimental. Basicamente, em um laboratório apresentam dois os tipos de frascos volumétricos disponíveis, a saber: aqueles calibrados para conter um determinado volume, o qual, se transferido, não será o volume total (TC, to contain, gravada no vidro) e; aqueles calibrados para transferir um determinado volume (TD, to deliver, gravada no vidro), dentro de certos limites de precisão. Todo e qualquer frasco volumétrico apresenta o problema de aderência do fluido nas suas paredes internas, mesmo estando limpo e seco. Assim, um frasco construído para conter um determinado volume de líquido TC sempre escoará um volume menor, se for usado numa transferência. Entretanto, os instrumentos volumétricos TD têm seus volumes corrigidos, com respeito à aderência do fluido, e, por esta razão, escoarão o volume indicado, se usados numa transferência. Ainda assim, é necessário saber que a quantidade do líquido escoado por estes instrumentos dependerá, principalmente, da sua forma, da limpeza da superfície interna, do tempo de drenagem, da viscosidade e da tensão superficial do líquido e do ângulo do aparelho em relação ao solo do laboratório. É necessário também conhecer a exatidão do volume retido em um frasco TC e a precisão do volume escoado por um frasco TD. Desta forma, a maneira correta de se efetuar a leitura é fundamental para minimizar os possíveis erros experimentais nas medidas volumétricas. A Figura 1 ilustra o modo correto para se realizar a leitura em um instrumento volumétrico. Figura 1 – Posição correta do menisco. Fonte: GAUTO, M.; ROSA, G. (2013). UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 As Figuras 2 e 3 apresentam esquemas para o manuseio correto de pipetas e buretas. Figura 2 – Procedimentos para uso de uma pipeta de transferência. (A) Sucção pelo bulo ou aspirador. (B) Escoar até a marca de graduação. (C) Tocar a ponta da pipeta na parede do frasco. Fonte: GAUTO, M.; ROSA, G. (2013). Figura 3 – O uso de uma bureta. Fonte: GAUTO, M.; ROSA, G. (2013). UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 AVALIAÇÃO DA PRECISÃO DOS INSTRUMENTOS VOLUMÉTRICOS Separe os seguintes materiais: Pipeta graduada e volumétrica de 10,0 mL; Pisseta com água destilada; Bureta de 25,00 mL; Termômetro; Proveta de 10 e 100 mL; Balão volumétrico de 100,0 mL. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 1) Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, transfira 10,0 mL para um béquer devidamente pesado. Repita o procedimento outras 2 vezes. Anote as massas referentes às alíquotas transferidas. 2) Com o auxílio de uma pipeta graduada, transfira 10,0 mL para um béquer devidamente pesado. Repita o procedimento outras 2 vezes. Anote as massas referentesàs alíquotas transferidas. 3) Com o auxílio de uma proveta, transfira 10,0 mL para um béquer devidamente pesado. Repita o procedimento outras 2 vezes. Anote as massas referentes às alíquotas transferidas. 4) Adicione um volume de 10 mL de água em um béquer devidamente pesado. Repita o procedimento outras 2 vezes e anote as massas referentes às alíquotas. 5) Preencha uma bureta com água destilada. Em seguida, deixe escoar um volume de 10,00 mL de água da bureta para um béquer devidamente pesado. Repita o procedimento outras 2 vezes e anote as massas referentes às alíquotas. 6) Meça a temperatura da água utilizada usando-se um termômetro. A partir da temperatura medida, calcule o volume correspondente aos valores (da massa) encontrados nos itens anteriores. Use a Tabela 1 para encontrar o valor da densidade da água em função da temperatura. Tabela 1. Valores referentes à massa de água para um volume a 1 L em função da temperatura (T). T (℃) Massa (g) T (℃) Massa (g) T (℃) Massa (g) T (℃) Massa (g) 15 997,93 19 997,35 23 996,60 27 995,69 16 997,82 20 997,18 24 996,38 28 995,44 17 997,66 21 997,00 25 996,17 29 995,18 18 997,51 22 996,80 26 995,93 30 994,91 QUESTÕES: a) Qual instrumento de medida de volume é mais sensível: o balão ou a proveta? Por quê? UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 b) Cite três instrumentos de medida exata. c) Considerando a temperatura da água e os valores de densidade (da água) apresentados na Tabela 2, o volume de água lido corresponde ao valor verdadeiro? Quais as possíveis fontes de erro? Referência: BACCAN, N.; ANDRADE, J.C.; GODINHO, O.E.S.; BARONE, J.S. Química Analítica Quantitativa Elementar - Ed. da UNICAMP, 1979 - Campinas – SP. GAUTO, M.; ROSA, G. Química analítica: práticas de laboratório. Porto Alegre: Bookman, 2013. (Tekne). UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 02 – Estatística Aplicada à Química Analítica - Amostragem Esta prática é uma adaptação de uma proposta da Profa. Suzane Rath, do Instituto de Química da UNICAMP (CANAES, L.S. et al. Using Candy Samples to Learn About Sampling Techniques and Statistical Data Evaluation. Journal of Chemical Education, Washington, DC, v. 8, n. 8, p. 1083-1088, ago./2008). A validade das conclusões derivadas da análise de uma amostra depende, entre outras coisas, dos métodos empregados na obtenção e preservação da amostra. A amostragem é a uma das maiores fontes de erro na análise química e, por isso uma amostra deve ter todas as propriedades do material original As principais etapas na amostragem compreendem: o Identificação da população de onde a amostra vai ser retirada. o Seleção e obtenção da “amostra bruta”. o Redução da “amostra bruta” à amostra laboratorial. Sendo assim, o objetivo desta prática será realizar um plano de amostragem, empregando confeitos M&M, e definir as condições experimentais para reduzir a amostra bruta para amostra laboratorial. Para efeitos de controle, será utilizada a embalagem marrom de 104 g do confeito de chocolate. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: Parte A 1. Conte o número total de M&M no pacote e determine a quantidade por cor. Anote os resultados na tabela 1. 2. Transforme todos os resultados do item 1 em porcentagem. Represente o resultado com o número correto de algarismos significativos. 3. Verifique se o valor obtido para cada cor difere significativamente do valor teórico do fabricante (erro relativo). Um valor teórico da distribuição média das cores das pastilhas por pacote é apresentado no quadro 1. Quadro 1. Valor teórico para a distribuição média das cores de M&M para uma embalagem marrom de 104g. Cor Vermelho Amarelo Laranja Azul Verde Marrom % 14,3 21,4 21,4 14,3 14,3 14,3 Parte B UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 4. Calcule a média percentual de todos os resultados da classe (total e para cada cor). 5. Calcule a estimativa do desvio padrão. 6. Represente os resultados dentro de um intervalo de confiança de 95 e 99 %. 7. Verifique se o resultado da sua amostra difere significativamente da média total (valor médio x intervalos de confiança). Parte C Conte o número total de M&M no pacote e determine a quantidade por cor. Anote os resultados. Juntar todos os confeitos da classe em um único recipiente (amostra bruta). 8. Use duas medidas de amostragem (copos pequenos e grandes) e verifique se foi possível obter uma amostra representativa (calcular os erros relativos para cada amostragem) ANEXOS: Quadro 2: Modelo de Tabela para organização e apresentação dos resultados Parte OBS Vermelho Amarelo Laranja Azul Verde Marrom A-1 Número total A-2 Total em % A-3 ER (%) B-4 Média % da classe B-5 Desvio padrão B-6 Intervalo 95% conf. B-6 Intervalo 99% conf. B-7 Intervalo 95% conf. B-7 Intervalo 99% conf. C-8 ER (%) (copo pequeno) C-8 ER (%) (copo grande) UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Tabela 1: Valores de “t” para 2 intervalos com 95% e 99% de confiança. Número de graus de liberdade. 95 % 99 % 1 12,71 63,66 2 4,30 9,92 3 3,18 5,84 4 2,78 4,60 5 2,57 4,03 6 2,45 3,71 7 2,36 3,50 8 2,31 3,36 9 2,26 3,25 10 2,23 3,17 UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 03–Determinação gravimétrica de umidade 1- Preparar a amostra a ser testada, homogeneizando e triturando se necessário; 2- Preparar a balança analítica; 3- Colocar uma cápsula de vidro ou porcelana na estufa por 30 min, e após esfriar aferir a massa da cápsula; 4- Colocar a amostra aferindo a massa em balança analítica; 5- Manter a amostra em estufa a 110C por pelo menos 4 horas, retirar da estufa, esfriar em dessecador e calcular a umidade em % sobre a matéria seca; UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 04 – Equilíbrio químico – Princípio de Le Châtelier OBJETIVO Verificar a influência da temperatura e da concentração no deslocamento de um equilíbrio químico. Demonstrar a reversibilidade das reações químicas. MATERIAL o Tubos de ensaio pequenos o Micro pipeta; o Ácido clorídrico concentrado;o Ácido sulfúrico concentrado; o Solução 0,1 mol/L de KCl; o Solução 0,25 mol/L de CoCl2 o Soluções 0,25 mol/L , AgNO3 o Gelo o Kit para uso do bico de Bunsen PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL As espécies Co2+ (aq) e CoCl4 2– (aq) apresentam cores contrastantes, logo a intensidade das cores rosa e azul em solução são proporcionais à concentração molar de Co2+ e CoCl4 2–. Então, quando o sistema for submetido a uma ação externa poder-se-á observar o deslocamento deste equilíbrio. o Prepare 10 tubos de ensaio limpos e numerados e colocar em todos eles 10 gotas da solução aquosa de cloreto de cobalto 0,25 mol/L Adicione HCl concentrado à solução fornecida pelo professor até obter uma cor violeta. OBSERVAÇÃO: O TUBO 1 SERÁ USADO COMO PADRÃO DE COR E, POR ISSO, NADA MAIS SERÁ ADICIONADO A ELE. o Aqueça em banho-maria (béquer com água da torneira) a porção do TUBO 2. o Colocar a porção do TUBO 3 em um banho de gelo (béquer com gelo). o Inverta os procedimentos acima, isto é, resfriar o TUBO 2 e aquecer o TUBO 3 Compare as cores das soluções aquecida e resfriada com o padrão de comparação, isto é, com o TUBO 1, e interprete os resultados em termos de deslocamento de equilíbrio, registrando tudo no quadro abaixo. UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Registre no quadro a seguir as alterações (diminuição ou aumento), que aconteceram com as concentrações de cada espécie envolvida no equilíbrio durante o aquecimento e o resfriamento. NA PRÓXIMA ETAPA QUANDO FIZER USO DE ÁCIDOS CONCENTRADOS, CUIDADO: UTILIZAR A CAPELA COM EXAUSTÃO. o Agite cuidadosamente com um bastão de vidro, após adicionar gota a gota: - TUBO 4: 5 gotas da solução de KCl 0,1 mol/L. - TUBO 5: 5 gotas da solução de KCl 0,1 mol/L e, posteriormente, 5 gotas de H2SO4 concentrado. - TUBO 6: alguns cristais de KCl sólido. - TUBO 7: alguns cristais de KCl sólido e, posteriormente , 2 gotas de H2SO4 concentrado. - TUBO 8: 5 gotas de HCl concentrado . - TUBO 9: 2 gotas da solução de AgNO30,1 mol L -1. - TUBO 10: 10 gotas de água destilada. Compare as cores das soluções dos TUBOS 4 a 10 com o padrão (TUBO 1) e interprete os resultados em termos de deslocamento de equilíbrio, registrando tudo no quadro abaixo. Registre no quadro abaixo o que aconteceu com a concentração (diminuição ou aumento) de cada espécie, quando um novo equilíbrio foi atingido. UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 05- Equilíbrio Químico – Princípio de Le Châtelier (Parte II) MATERIAL o Tubos de ensaio pequenos; o Micro pipeta; o Ácido clorídrico concentrado; o Solução 0,l mol/L de K2CrO4; o Solução 0,l mol/L de K2Cr2O7; o Solução l mol/L de NaOH; o Solução 1 mol/L de HCl; o Soluções 0,l mol/L, Ba(NO3)2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Esta reação é um processo em duas etapas com o íon hidrogenocromato, HCrO4 – ,sendo formado como um intermediário. Porém, é mais conveniente, trabalharmos com a equação global abaixo. A mudança na posição de equilíbrio neste sistema é observada, visto que o íon cromato é amarelo e o íon dicromato é laranja, o que facilitará a observação de qualquer deslocamento da posição de equilíbrio. Será investigado nesta experiência, o efeito da adição ou retirada de íons hidrogênio, na posição do equilíbrio. Também será investigado a reação acima na presença do íon Ba2+, pois os íons dicromato e cromato formam sais: BaCr2O7 (solúvel) e Ba CrO4 (insolúvel). o Prepare 4 tubos de ensaio, limpos e numerados. o Nos TUBOS de 1 e 2 adicione 5 gotas da solução de cromato de potássio, K2CrO4, 0,1 mol/L. o Nos TUBOS de 3 e 4 adicione 5 gotas da solução de dicromato de potássio, K2Cr2O7, 0,1 mol/L. o Agite continuamente com um bastão de vidro e adicione gota a gota, até que se note variação de cor em um dos tubos: TUBO 1 (cromato): solução de HCl 1 mol/L. TUBO 2(cromato): solução de NaOH 1 mol/L. TUBO 3(dicromato): solução de HCl 1 mol/L. TUBO 4(dicromato): solução de NaOH 1 mol/L. o Prepare 4 tubos de ensaio, limpos e numerados. UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 o Nos TUBOS de 1’ e 2’ adicione 10 gotas da solução de cromato de potássio, K2CrO4, 0,1 mol/L. o Nos TUBOS de 3’ e 4’ adicione 10 gotas da solução de dicromato de potássio, K2Cr2O7, 0,1 mol/L. o Agite continuamente com um bastão de vidro e adicione gota a gota: TUBO 1’ (cromato): algumas gotas da solução de Ba(NO3)2 0,1 mol/L. TUBO 2’(cromato): 2 gotas de NaOH 1 mol/L e algumas gotas de Ba(NO3)2 0,1 mol/L até se notar uma variação. Guarde este tubo para etapa 3. TUBO 3’(dicromato): algumas gotas da solução de Ba(NO3)2 0,1 mol/L. TUBO 4’(dicromato): 2 gotas de HCl 1 mol/L e 10 gotas de Ba(NO3)2 0,1 mol/L. Guarde este tubo para etapa 4. o Ao TUBO 2’ junte, gota a gota HCl 1 mol/L, até que se note alguma variação. o Ao TUBO 4’ junte, gota a gota NaOH 1 mol/L, até que se note alguma variação. UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 06 – Preparação do padrão primário e secundário Padrão primário deve atender a características como: - ausência de higroscopia; - estabilidade ao ar livre; - possibilidade de secagem entre 110 - 120 C; - elevado grau de pureza (grau analítico); - baixo custo e fácil obtenção; Padrão secundário deve ser titulado contra um padrão primário no momento de sua utilização ou, salvo alguns casos em intervalos de até 24h. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL - Transferir para um balão volumétrico de 250 mL que já contenha aproximadamente 60 mL de água, 21mL de HCl a 37 % m/m e densidade 1,186g/cm3; - Após estabelecido o equilíbrio térmico completar o volume até a marca; - Homogeneizar. - Transferir a solução ácida para um frasco de vidro e rotular. - Pesar em um béquer de 50 mL, 0,5200 a 0,5400 g de Na2CO3 (seco a 200° C durante 1 hora) e transferir para um erlenmeyer de 250 mL; - Dissolver e diluir à aproximadamente 100 mL, adicionar 3 gotas de alaranjado de metila (metil orange) e titular com HCl até viragem (alaranjado); - Transferir a solução ácida para um frasco de vidro e rotular. I. Dados: 2HCl(aq) + Na2CO3(aq) 2NaCl (aq) + H2O + CO2 1. Massa de Na2CO3 _____________________ 2. Volume de HCl gasto _____________________ 3. Concentração molar real do HCl _____________________ II. Cálculos e Resultados: UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 07 - Determinação da pureza de soda comercial PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL - Pesar cerca de 5,0 g da amostra (balança de prato superior); - Transferir após dissolvidoe estabelecido o equilíbrio térmico para o balão volumétrico de 250 mL e completar o volume com água destilada; - Pipetar 20mL (com cuidado) da solução em um erlenmeyer e diluir à aproximadamente 100 mL; - Adicionar 3 gotas de alaranjado de metila (metil orange) e titular com solução padrão de HCl; - Calcular o teor de pureza da amostra de soda comercial em termos de % de NaOH. I. Dados: 1. Massa da amostra de soda _____________ 2. Volume de diluição da amostra _____________ 3. Volume da alíquota analisada _____________ 4. Volume de HCl gasto na titulação _____________ 5. Concentração real da solução de HCl _____________ 6. Teor de pureza da soda comercial _____________ II. Cálculos e Resultados: UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 08–Equilíbrios de Precipitação e Complexação Um grande número de reações utilizadas em análise química envolve a formação de precipitados e de complexos. Um precipitado é uma substância que se separa de uma solução formando uma fase sólida. O precipitado pode ser cristalino ou coloidal e pode ser removido da solução por filtração ou centrifugação. Forma-se um precipitado quando a solução se torna supersaturada com uma substância em particular. A solubilidade (S) de um precipitado é, por definição, igual à concentração molar da solução saturada. A solubilidade depende de vários fatores, tais como, temperatura, pressão, concentração de outros materiais na solução e da composição do solvente. Um íon complexo (ou molécula) consta de um átomo central (íon) e vários ligantes intimamente acoplados a ele. As quantidades relativas desses componentes num complexo estável seguem uma estequiometria bem definida. O átomo central pode ser caracterizado pelo número de coordenação, ou seja, um número inteiro, que indica o número de ligantes monodentados, que podem formar um complexo estável com um átomo central. Na maioria dos casos, o número de coordenação é 6 (como no caso de Fe2+, Fe3+, Zn2+, Cr3+, Co3+, Ni2+, Cd2+), às vezes 4 (para o Cu2+, Cu+, Pt2+), podendo ainda ocorrer o número de coordenação 2 (para Ag+) e 8 (para alguns íons do grupo da platina). Dessa forma, esta aula tem como objetivo realizar reações químicas que envolvem equilíbrios de precipitação e de complexação de alguns cátions em meio fortemente e fracamente alcalino. MATERIAL o Estante para tubos o 10 tubos de ensaio o Nitrato de chumbo, 0,1 molL-1 o Nitrato de cobre, 0,1 molL-1 o Nitrato de prata, 0,1 molL-1 o Nitrato de zinco, 0,1 molL-1 o Nitrato de ferro III, 0,1 molL-1 o Amônia, 1,0 molL-1 o Hidróxido de sódio, 1,0 molL-1 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Enumere os tubos de ensaio de 1 a 10. Em um tubo de ensaio coloque 10 gotas da solução do cátion, conforme tabela de resultados. Adicione lentamente algumas gotas da solução de NaOH 1,0 molL-1 (no máximo 5) e observe gota-a-gota. Em seguida, no mesmo tubo adicione excesso desta mesma solução (até 20 gotas) e observe. Anote os dados na tabela de resultados. Repita o mesmo procedimento com solução de NH4OH 1,0 molL -1. Observe a formação de precipitado, sua coloração e seu aspecto físico. Em seguida verifique se este é insolúvel no UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 excesso de reagente (IE) ou se ocorre a sua solubilização por formação de complexos (hidroxi complexos ou Amin complexos). Escreva as reações químicas. OBS.: Anotar todas as observações, tais como, coloração, formação de precipitados, desprendimento de gás, mudança de temperatura e outros. Quadro de resultados Tubo/Cátion Reações com NaOH 1,0 mol/L Algumas gotas Excesso de gotas 1- Ag+ 2- Pb2+ 3- Cu2+ 4- Fe3+ 5- Zn2+ Tubo/Cátion Reações com NH3 1,0 mol/L Algumas gotas Excesso de gotas 6- Ag+ 7- Pb2+ 8- Cu2+ 9- Fe3+ 10- Zn2+ UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Aula 09- Volumetria ácido - base e Curva de titulação Uma titulação ácido-base envolve uma reação de neutralização na qual um ácido reage com uma quantidade equivalente de base. Construindo uma curva de titulação podemos facilmente explicar como o ponto final desta titulação pode ser detectado. Esta curva pode ser construída através de um gráfico da variação do pH da solução em função do volume de titulante adicionado (Figura 1). Figura 1: Curva de titulação de um ácido forte com uma base forte. O titulante é sempre um ácido ou uma base forte. O analito pode ser tanto uma base ou ácido forte ou fraco. A propriedade da solução medida nesta titulação será o pH e, sendo assim, um pHmetro é usado durante o procedimento para medir o pH da solução quando o titulante é adicionado progressivamente. O ponto final da titulação pode ser determinado graficamente ou pela adição de um indicador apropriado. A escolha de um indicador adequado requer um conhecimento detalhado das características do ácido e da base. Através da análise do gráfico pode-se selecionar um ou mais indicadores adequados para cada titulação. A determinação da concentração ou quantidade do analito em questão pela medida do volume de titulante gasto até o ponto de equivalência é, portanto, chamada de análise volumétrica. OBJEETIVOS Construir e analisar as curvas de titulação obtidas pela titulação de amostras de HCl e CH3COOH com NaOH previamente padronizado. UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 MATERIAL o pHmetro o Pipeta volumétrica (15mL) o Bureta o Suporte universal o Agitador magnético o Barra magnética o NaOH 0,100 molL-1 (500 mL) o HCl ~0,1 molL-1 (100 mL) o CH3COOH ~0,1 molL-1 (100 mL) o Pera o Proveta (100 mL) o Becker (250 mL) PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Antes de iniciar o experimento, aguarde as instruções para operar com o pHmetro. O béquer usado para titulação deve ser limpo depois de cada titulação; Quando o aparelho não estiver em uso, deixar o eletrodo imerso com água destilada; O pHmetro deve ser calibrado com solução tampão pH 4 e 7 antes de iniciar a titulação; Deve-se tomar cuidado ao manipular o eletrodo de vidro, pois este é extremamente frágil. Parte 1 – Titulação de uma amostra de HCl ~ 0,1 mol L-1 com NaOH padrão 0,100 mol L-1 Completar a bureta com NaOH padrão, eliminar possíveis bolhas de ar localizadas abaixo da torneira e ajustar o nível do líquido para o valor zero. Transferir 15 mL de HCl para um béquer de 250 mL e adicionar 50 mL de água destilada com o auxílio de uma proveta. A quantidade de água acrescentada deve cobrir a parte do eletrodo que é sensível à leitura. Ligar o agitador e medir o pH da solução (este valor de pH é o 0 “zero” na Tabela 1). Adicionar adequadamente quantidades de solução padrão de NaOH e a cada estabilização do pH anotar na Quadro 1 o resultado do volume de NaOH e o respectivo valor de pH da solução. Medir os valores de pH após cada adição de 0,50 mL até14,00 mL. Em seguida mantenha adições de 0,10 mL até que 16,00 mL tenha sido adicionado. Finalmente, continue adicionando 0,50 mL até o volume total de 25,00 mL de NaOH. Construir gráfico de pH versus volume de NaOH. UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 Parte 2 – Titulação de uma amostra de CH3COOH ~ 0,1 mol L-1 com NaOH padrão 0,100 mol L-1 Repetir o procedimento da Parte 1, usando 15,00 mL da solução de CH3COOH no lugar de HCl e adicionar 50 mL de água destilada com o auxílio de uma proveta. Os dados de pH versus volume de NaOH adicionado deverão ser preenchidos no Quadro 1. Quadro 1. Valores de pH versus volume de NaOH para a titulação de HCl e CH3COOH com NaOH padrão. HCl com NaOH padrão CH3COOH com NaOH Volume NaOH* pH Volume NaOH* pH Volume NaOH* pH Volume NaOH* pH 0 0 0,5 0,5 1,0 1,0 1,5 1,5 UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – EQ4A/EQ4B – Fundamentos de Química Analítica Prof. Dra. Rúbia Michele Suzuki – Laboratório de Química Analítica M-102 *Volume NaOH, é o volume adicionado indicado na bureta.
Compartilhar