Condutometria na Determinação de Concentrações

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ENGENHARIA QUÍMICA
THAUANY OLIVEIRA QUEIROZ
DETERMINAÇÃO DE CONCENTRAÇÕES DE SOLUÇÕES PROBLEMAS ATRAVÉS DA CONDUTOMETRIA
CAMPUS – FERNANDÓPOLIS – SP
2021
1. INTRODUÇÃO 
A condutimetria ou condutometria é um método de análise que se fundamenta na medida da condutividade elétrica de uma solução eletrolítica. A condução da eletricidade através das soluções iônicas ocorre devido à migração de íons positivos e negativos; durante a aplicação de um potencial de corrente alternada, conforme demonstrado na Figura 1. A condutância das soluções eletrolíticas pode ser determinada por medida direta ou indireta (titulação), de acordo com a representação da Figura 2 (UFSC, 2017). 
De acordo com Victor (2018), é importante ressaltarmos a serventia da condutometria direta e da condutimetria indireta ou titulação condutométrica, respectivamente: verificação da pureza de água destilada ou deionizada, verificação de variações nas concentrações das águas minerais e determinação do teor em substâncias iônicas dissolvidas; acompanhamento de variação da condutância no curso de titulação-neutralização, precipitação ou complexação. 
Figura 1: Demonstração do Potencial de Corrente Alternada.
Fonte: UFSC (2017).
Figura 2: Demonstração do Potencial de Corrente Direta.
Fonte: UFSC (2017).
A condução da eletricidade através das soluções iônicas é devida à migração de íons positivos e negativos com aplicação de um campo eletrostático. Enquanto que, a condutância da solução iônica depende do número de íons presentes, das cargas e das mobilidades dos íons. A condutância elétrica de uma solução é a soma das condutâncias individuais da totalidade das espécies iônicas presentes (VICTOR, 2018).
Segundo Luciano (2016), a condutância em soluções aquosas funciona sob a influência de um campo elétrico aplicado, os íons em uma solução são quase instantaneamente acelerados em direção ao eletrodo polarizado com carga oposta a do íon. Considera-se também que a condutividade aumenta com a concentração, porém, em altas concentrações do eletrólito a condutividade tende a decrescer devido às interações iônicas do meio, como exemplificado na Figura 3 à seguir.
Figura 3: Condutância em Solução aquosa.
Fonte: LUCIANO (2016).
Segundo as explanações de Hofner (2018), a velocidade de migração dos íons na solução se relaciona linearmente com a força eletromotriz aplicada; assim, as soluções eletrolíticas obedecem à Lei de Ohm, onde a corrente é diretamente proporcional a força eletromotriz e inversamente proporcional a resistência do meio; aplicando-se então a seguinte equação:
Onde “i” corresponde à corrente, “V” é o potencial aplicado e “R” é a resistência do meio. 
Se tratando de Condutimetria não podemos deixar de mencionar o aparelho responsável por essas leituras, que é o Condutivímetro, conforme apresentado na Figura 4. Segundo Silveira (2021), um condutivímetro é um instrumento responsável por medir a quantidade de corrente elétrica ou condutância em uma solução sendo que esta condutividade é útil para determinar a saúde geral de um corpo composto por água natural.
Figura 4: Condutivímetro.
Fonte: INSTRUTEMP (2021).
 Assim, será apresentada a Técnica de Condutometria através de uma curva de calibração referente ao Preparo de Solução de NaCl, envolvendo Técnica quantitativa. E a partir dessa curva de calibração, será gerada a Equação da reta – que possibilitará o cálculo da concentração das Soluções Problemas apresentadas.
Posteriormente, também será apresentada a Técnica de Titulação Condutométrica, onde a partir dela, foi possível gerar o Gráfico e as duas Equações da reta (resolvendo, será encontrado o ponto de inflexão); possibilitando o cálculo para definição da concentração da solução de AgNO3. 
2. OBJETIVOS
2.1 Geral
O presente projeto tem como objetivo geral promover por parte dos discentes do curso de Engenharia Química da Universidade Brasil, o entendimento sobre Curva de Calibração e Titulação Condutométrica.
2.2 Específicos 
· Desenvolver as informações necessárias para aplicação de gráfico em forma de Curva de Calibração;
· Gerar Equação da Reta na Curva de Calibração;
· Aplicar as leituras de condutividade na Equação obtida, e a partir dela, obter os resultados de concentrações das Soluções Problemas apresentadas.
· Desenvolver as informações necessárias para aplicação de Gráfico representando experimento de Titulação Condutométrico.
· Gerar as Equações da Reta e resolvê-las;
· Encontrar a concentração da Solução Problema utilizada na Titulação Condutométrica.
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 Materiais
	Foram preparadas soluções para a realização de duas Técnicas: a de Condutometria e a de Titulação Condutométrica. Para a realização da Técnica de Condutometria foram utilizados os seguintes materiais:	
· Balança Analítica;
· Vidro relógio;	
· Balão volumétrico de 50 ml;
· Béquer de 50 ml;
· Pipeta automática;
· Pipeta de Pasteur;
· Pisseta;
· Espátula;
· Condutivímetro.
Na segunda técnica, da Titulação Condutométrica, foram utilizados os materiais mencionados a seguir:
· Bureta;
· Agitador Magnético;
· Béquer de 100 ml;
· Condutivímetro;
· Proveta;
· Balão volumétrico de 50 ml;
· Pipeta automática.
3.2 Métodos
Inicialmente, para a aplicação da Técnica de Condutometria preparou-se uma Solução Padrão com NaCl. Pesou-se 5g de NaCl em balança analítica, depois de tarar a mesma. Transferiu-se o material pesado para um béquer de 50 ml. Diluiu-se em água destilada e transferiu o material diluído para balão volumétrico de 50 ml, completando até o menisco. Agitou-se a solução. 
Na segunda parte desse experimento, foram realizadas cinco novas diluições a partir da Solução Padrão; os procedimentos de diluição foram idênticos, diferenciados apenas pela quantidade de Solução Padrão pipetada e adicionada em cada balão volumétrico. Com auxílio de pipeta automática, foram pipetadas 2 ml da Solução Padrão, transferidos para balão volumétrico de 50 ml (Balão 1) e completado com água destilada até o menisco. No balão de referência 2, foram pipetadas 4 ml da Solução Padrão e feita a mesma diluição supracitada. No balão de referência 3 foram pipetas 6 ml de amostra da Solução Padrão. No balão de referência 4 foram pipetadas 8 ml da Solução Padrão. No balão de referência 5 foram pipetadas 10 ml da Solução Padrão e feita a mesma diluição utilizada em todos os balões anteriores.
Nesse momento, foi feito o cálculo da Concentração da Solução Padrão, apresentado a seguir:
 = = 100g/L
A partir do resultado de concentração da Solução Padrão, foi possível calcular as concentrações dos demais balões, no experimento da segunda diluição dos balões de referência, mencionados a seguir:
Balão de referência 1
 = = 4g/L
Balão de Referência 2
 = = 8g/L
Balão de Referência 3
 = = 12g/L
Balão de Referência 4
 = = 16g/L
Balão de Referência 5
 = = 20g/L
	Após terem sido realizados os cálculos de concentração, os dados foram inseridos no Excel e foi gerada a Curva de Calibração, a reta e a equação da reta. Encontrada a equação da reta e aplicados os valores da leitura das condutividades das Soluções Problema 1 (36,10) e 2 (73,23), foi possível encontrar a concentração dessas soluções, através do seguinte cálculo:
Equação da Reta
Concentração da Solução Problema 1
 = 18, 24 mol/L
Concentração da Solução Problema 2
 = 35,65 mol/L
	Encontrada as concentrações das Soluções Problemas apresentadas pelo professor, foi iniciado o próximo experimento. Assim, serão listados posteriormente os métodos da Titulação Condutométrica.
	Preparou-se uma Solução de Cloreto de Sódio com concentração de 0,05 mol/L para carregar a bureta; feito isso, adicionou-se em um béquer 3 ml de Cloreto de Cálcio e com intuito de dar volume na solução, foi adicionado 125 ml de água destilada. O béquer contendo a solução de CaCl2 foi colocado sob agitação e posicionado no leitor do condutivímetro; e a bureta também foi posicionada para iniciar-se a titulação. Após, foi anotado o valor inicial de condutividade da amostra de CaCl2,considerado o valor de volume zero. Em sequência, foram sendo dispensadas de 1 em 1 ml, e anotados os valores de condutividade para cada respectivo volume dispensado, conforme é certificado à diante no Quadro 1.
Quadro 1: Relação de volume versus condutividade
	Volume Dispensado
	Condutividade
	0
	1199
	1
	1199
	2
	1174
	3
	1174
	4
	1155
	5
	1145
	6
	1135
	7
	1125
	8
	1116
	9
	1107
	10
	1097
	11
	1088
	12
	1080
	13
	1070
	14
	1062
	15
	1053
	16
	1045
	17
	1036
	18
	1029
	19
	1021
	20
	1012
	21
	1004
	22
	997,4
	23
	989,7
	24
	982,3
	25
	974,4
	26
	967,3
	27
	960,5
	28
	954,6
	29
	947,2
	30
	939,4
	31
	932,6
	32
	926,2
	33
	932,6
	34
	955,4
	35
	978,7
	36
	1002
	37
	1024
	38
	1045
	39
	1067
	40
	1089
Fonte: O AUTOR (2021).
A partir da seleção desses dados adicionados no Excel, foi possível gerar duas retas e suas respectivas equações. Para efeito de cálculo do volume dispensado de AgNO3, as equações geradas foram igualadas e, então solucionada.
Volume dispensado de AgNO3
 = 30,71 mL
	Para descobrirmos a concentração do CaCl2, será necessário fazermos alguns outros cálculos, dispostos a seguir:
Reação de Balanceamento
2AgNO3 + CaCl2 -> 2AgCl + Ca(NO3)2
Quantidade de Ag+ em 30,71 ml
0,05 mol AgNO3 ---------- 1000 mL AgNO3
 X ----------- 30,71 mL AgNO3
X= 1,5355x10-3 mol 
Quantidade de Ca+ (Seguindo a proporção da reação de 2:1)
 2 mol AgNO3 ----------- 1 mol CaCl2
0,001535 mol AgNO3 -----------X
X= 7,675x10-4 mol
Ou divide 7,675x10-4 mol por 0,003 e multiplica pela massa molar do CaCl2x111, achando os 28,3
Determinação de massa de CaCl2
110,98g CaCl2 ------ 1 mol CaCl2
 X ------ 7,675x10-4
X= 0,0848 g
Concentração do CaCl2
 = 28,3 g/L
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Através de técnicas analíticas e modulações químicas foi possível alcançar o objetivo maior dos experimentos, que se tratava da determinação de cloretos através da validação dos resultados obtidos e inseridos em Curva de calibração e de titulação. 
No primeiro experimento, que consistia na aplicação da Técnica de Condutometria através do preparo de solução de NaCl, foi possível a obtenção da Curva de Calibração (Figura 5), através da inserção de dados de concentração e leitura de condutividade, definidos nos cálculos anteriormente. 
Figura 5: Curva de Calibração.
Fonte: O AUTOR (2021).
	Através da equação da reta da curva de calibração, foi possível descobrir a concentração das duas Soluções Problemas apresentadas pelo professor, que foi de 18,24 mol/L na Solução Problema 1, e 35,65 mol/L na Solução Problema 2 (conforme fora apresentado anteriormente).
	Já no segundo experimento, a partir dos dados de volumes dispensados de AgNO3 e leitura de condutividade da solução de CaCl2 inseridos em Excel, foi possível gerar a curva de titulação condutométrica, demonstrada na Figura 6 a seguir.
Figura 6: Curva de Titulação Condutométrica.
Fonte: O AUTOR (2021).
	A partir das duas equações geradas na reta da curva, as mesmas foram igualadas para descobrirmos o valor dispensado de AgNO3, obtendo-se o resultado de 30,71 mL. Posteriormente foi feito o Balanceamento da equação, cálculo da quantidade de Ag+ e de Ca+, cálculo da massa de CaCl2, através da massa molar e, por fim, cálculo da concentração final do CaCl2, que foi de 28,3 g/L.
	
5. CONCLUSÃO
O trabalho atendeu os objetivos propostos, visto que possibilitou a quantificação do teor de cloretos presente nas soluções.
A curva de calibração apresentou uma equação comprobatória, a partir de duas soluções problemas, cuja leituras de condutância foram 36,10 mS/cm e 73,23 mS/cm, obtendo então a concentração de 18,24 g/L, e de 35,65 g/L, respectivamente.
Já na curva de titulação de condutometria, através das duas equações geradas na reta foi possível calcular o valor dispensado de AgNO3 (titulante), de 30, 71 mL. Ademais, permitiu-se obter o valor da concentração final da solução de CaCl2 de 28,3 g/L.
Ressalta-se ainda que o grau de erro das equações geradas pelas retas, tanto na curva de calibração quanto na curva de titulação condutométria foram superiores a 0,99, portanto, foi possível comprovar que os resultados analíticos estão condizentes com a literatura.
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HOFNER, A. Condutometria – Análise Instrumental, 2018. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/48404648/condutometria>. Acesso em 31 de março de 2021.
LUCIANO, V. Condutometria – Química Eletroanalítica, 2016. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5005550/mod_resource/content/1/aula%203-Condutometria.pdf>. Acesso em 31 de março de 2021.
SILVEIRA, C. Citisystems – Condutivímetro: Precisão na medição de condutividade, 2021. Disponível em: < https://www.citisystems.com.br/condutivimetro/>. Acesso em 31 de março de 2021.
UFSC. Química Analítica Instrumental – Condutimetria, 2017. Disponível em: <https://analiticaqmc20132.paginas.ufsc.br/files/2013/10/CONDUTIMETRIA.pdf>. Acesso em 31 de março de 2021.
VICTOR, A. Resumo Condutimetria – Passei Direto, 2018. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/36333567/resumo-condutimetria>. Acesso em 31 de março de 2021.
Curva de calibração
Leitur	a	
4	8	12	16	20	6.4300000000000015	12.450000000000003	23.810000000000006	31.85	39.39	CONCENTRAÇÃO
LEITURA
Curva de Titulação Condutométrica
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40	1199	1199	1174	1174	1155	1145	1135	1125	1116	1107	1097	1088	1080	1070	1062	1053	1045	1036	1029	1021	1012	1004	997.4	989.7	982.3	974.4	967.3	960.5	954.6	947.2	939.4	932.6	926.2	932.6	955.4	978.7	1002	1024	1045	1067	1089	
4	5	6	7	1155	1145	1135	1125	
36	37	38	39	1002	1024	1045	1067	Volume dispensado de AgNO3 (mL)
Medição (µS/cm)