III -Solues padres cidas

1-Consideraes gerais

O cido clordrico o titulante mais comumente usado por apresentar a maioria das propriedades requeridas para um titulante: um cido forte, suas solues diludas so muito estveis, tem baixo poder oxidante ou redutor e os ons cloreto no formam sais pouco solveis com a maioria dos ctions.

Embora o HCl puro seja um gs, a sua alta solubilidade e completa dissociao em gua tornam as solues diludas do cido bastante estveis. Solues 0,1 mol/L de HCl podem ser submetidas a ebulio durante, pelo menos, 1 hora sem perder cido, desde que a gua evaporada seja constantemente reposta; at mesmo solues 0,5 mol/L suportam ebulio por cerca de 10 minutos sem perda aprecivel.

Solues diludas de cido perclrico e de cido sulfrico so tambm estveis e podem ser usadas como titulantes cidos. O H2SO4 tem a desvantagem de ter um hidrognio que est apenas parcialmente dissociado (Ka = 1,2 x 10

-2), alm de formar sulfatos insolveis com

um nmero aprecivel de ctions. O cido ntrico diludo no muito estvel alm de participar de reaes nas quais se comporta como agente oxidante relativamente forte.

2-Padronizao de solues cidas Vrios bons padres primrios esto disponveis para a padronizao de solues

cidas.

a)Carbonato de sdio (Na2CO3) o reagente mais freqentemente usado na padronizao de solues cidas. O

carbonato de sdio padro primrio se encontra disponvel comercialmente ou pode ser preparado por aquecimento do hidrogenocarbonato de sdio purificado a temperaturas entre 270 e 300 C por 1 hora.

2 NaHCO3 (s) Na2CO3 (s) + H2O + CO2 (g)

O carbonato de sdio anidro ligeiramente higroscpico por isso deve ser secado antes da pesagem a 200 C por mais ou menos 30 minutos ou a 150-160C durante 2 horas. Na titulao do carbonato de sdio so observados dois pontos de equivalncia: o primeiro ponto de equivalncia, em pH ~8,3 corresponde converso do carbonato a hidrogenocarbonato

CO3 2-

+ H+ HCO3

-

e o segundo ponto de equivalncia, em pH ~3,8, envolve a formao cido carbnico.

HCO3 - + H

+ H2CO3 (aq) CO2 + H2O

O segundo ponto de equivalncia preferido por duas razes: a variao do pH maior do que no primeiro ponto de equivalncia resultando em um menor erro do indicador e o volume gasto do titulante maior, conseqentemente, o erro na medida do volume menor.

Um ponto final mais ntido pode ser conseguido se a soluo for levada brevemente ebulio para eliminar o cido carbnico produzido pela reao. O carbonato titulado at o aparecimento da cor relativa forma cida do indicador. Neste ponto, a soluo contm grande quantidade de cido carbnico e uma pequena quantidade de hidrogenocarbonato que ainda no reagiu. Uma ebulio eficiente destri esse tampo pela eliminao do gs carbnico.

H2CO3 (aq) CO2 + H2O

A soluo torna-se ligeiramente alcalina devido ao on hidrogenocarbonato residual. A titulao completada aps resfriamento da soluo. Agora, a variao do pH que acompanha a adio final do cido , consideravelmente, maior e, portanto, resulta em um ponto final mais ntido.

Figura 1: Efeito da ebulio para remover CO2 na titulao de carbonato de sdio com cido clordrico.

A Figura 1 mostra a curva de titulao quando a etapa da ebulio incorporada ao procedimento. Esse efeito mais pronunciado para solues mais diludas do cido.

b)Tetraborato de sdio (Na2B4O7 . 10 H2O)

Este composto um padro primrio adequado para a padronizao de solues cidas. Comporta-se como uma base dicida cuja estequiometria pode ser representada como:

B4O7 2-

+ 2 H+ + 5 H2O 4 H3BO3

A variao do pH no ponto de equivalncia se sobrepe exatamente a zona de transio

do vermelho de metila. O tetraborato de sdio decahidratrado tem a vantagem de ter um alto peso equivalente (190,69 g/eq), o que leva a um pequeno erro relativo na pesagem. Sua principal desvantagem a precauo que deve ser tomada para garantir uma composio exata e reprodutvel no que se refere s guas de hidratao. O tetraborato no pode ser aquecido para remoo dessa gua; tem que ser estocado em um dessecador contendo uma soluo aquosa saturada de cloreto de sdio e sacarose (higrostato). Isto mantm a umidade relativa em torno de 70% e garante que no vai haver desidratao.

c)Tris(hidroximetil)aminometano [(HOCH2)3CNH2]

Conhecido como TRIS ou THAM disponvel em um elevado grau de pureza e pode ser secado a 110 C. estvel em ar e em soluo e tem peso equivalente relativamente elevado (121,06 g/eq).

(HOCH2)3CNH2 + H+ (HOCH2)3CNH3

+

O ponto final dessa titulao no afetado pela presena do CO2 como no caso do

carbonato de sdio, no entanto, o reagente uma base relativamente fraca (Kb = 1,3 x 10-6

).

d)Soluo padronizada de NaOH A padronizao de cidos pode ser feita com um padro secundrio. No entanto, os

erros associados padronizao da base vo refletir na exatido da concentrao da soluo do cido. O ponto final dessa titulao bastante ntido e a titulao mais rpida do que as demais.

3- PARTE PRTICA 3.1-Preparo de uma soluo de cido clordrico, aproximadamente, 0,1 mol/L

3.1.1-Planejamento: a)Soluto

O cido clordrico usado no preparo de solues para anlise disponvel na forma de uma soluo aquosa com teor de 35 a 37% m/m e densidade igual a 1,19 g/mL.

b)Volume do soluto

Supondo que vai ser preparado 100mL de soluo de concentrao c.a. 0,1 mol/L, ento: m = 0,1 mol/L x 36,5 g/mol x 0,1 L = ~0,4 g ~ 36 g de HCl ----- 100 g de soluo ~0,4 g de HCl ----- x x = ~1,1g

d = m/V V = ~0,9 mL

c)Preparo da soluo Como o HCl um padro secundrio no necessrio nenhum rigor no preparo dessa

soluo. Assim, a soluo pode ser preparada usando proveta para medir o volume da soluo concentrada.

3.1.2-Procedimento: 1) Preencher um balo volumtrico de 100 mL at aproximadamente a sua metade com gua destilada; 2)Medir com uma proveta o volume de HCl concentrado que contenha a massa de HCl necessria para preparar 100mL de uma soluo 0,1 mol/L de HCl. (CUIDADOS : cidos concentrados devem ser manipulados na CAPELA em funo de seus vapores irritantes e corrosivos, sempre adicionar o CIDO CONCENTRADO sobre a gua). 3)Transferir o volume medido de cido concentrado para um balo volumtrico de 100mL e completar o volume para 100mL com gua destilada. 3)Agitar o balo volumtrico para homogeneizar a soluo.

4)Rotular o frasco contendo a soluo.

3.2-Padronizao de uma soluo de HCl 0,1 mol/L

3.2.1-Planejamento: a)Reagente Ser utilizada a soluo de NaOH ~0,1mol/L preparada anteriormente. b)Indicador

O produto da reao um sal neutro, portanto, o pH do ponto final da reao igual a 7. Assim, a fenolftalena, com zona de viragem entre 8,0 e 10,0, passando de incolor para rosa, ser utilizada como indicador.

3.2.2-Procedimento: 1) Pipetar, em triplicata, 5,0mL da soluo de HCl recm-preparada para um erlenmeyer de 125mL, com o auxlio de uma pipeta volumtrica.

2) Adicionar cerca de 25,00mL de gua destilada, com o auxlio de uma proveta, ao erlenmeyer e agitar. 3) Adicionar 2 gotas de soluo de fenolftalena 0,1%m/v e titular com a soluo de NaOH ~0,1mol/L, anteriormente preparada. 4) Anotar o volume de NaOH gasto na titulao. 5) Calcular a concentrao da soluo de HCl, em mol/L. 6) Anotar a concentrao da soluo, a data da padronizao e a identificao do grupo no rtulo do frasco contendo a soluo de HCl.

3.2.3 - Questes a serem respondidas durante a elaborao do relatrio

1. Escreva a equao qumica envolvida nas titulao realizada.

2. Demonstre todos os clculos de massa e volume.

3. Determine a concentrao da soluo padronizada em mol/L e o e o limite de confiana na

determinao dessa concentrao.

TRATAMENTO DOS RESDUOS GERADOS DURANTE A AULA PRTICA

Uma vez que a aula prtica de hoje trata-se de uma reao de neutralizao cido-base, deve-se proceder da seguinte maneira antes do descarte dos efluentes gerados nessa aula prtica: Ao: Misturar cido ou base ao resduo resultante de cada titulao at pH prximo ao neutro.