INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃO – IFMACAMPUS SÃO LUIS MONTE CASTELO

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUÍMICA - DAQ

Relatório de Química Analítica

Determinação de volume da água oxigenada por permanganimetria

Alunos: Sergio de Jesus e Marcos da SilvaTurma: 603 Curso: Técnico em QuímicaProf(as).: Nazaré do Socorro e Clenilma Brandão

São Luis – Ma2016

Fundamentação Teórica:

Permanganimetria é uma das técnicas usadas na análise quantitativa em química. É uma titulação redox e envolve o uso do permanganato e é usada para estimar-se a quantidade de analito presente em uma amostra química desconhecida.

De acordo com Ohlweiler (1974, p. 530), a permanganimetria, que faz uso do permanganato de potássio como reagente volumétrico, é o mais importante dos métodos volumétricos de oxidação-redução, sendo o permanganato de potássio um poderoso agente oxidante.

As soluções de permanganato de potássio (KMnO4) possuem coloração violeta intensa, isso permite que, na maioria das titulações, o ponto final possa ser assimilado pela coloração do excesso de permanganato de potássio.

A forma reduzida de permanganato de potássio que se forma durante uma reação de oxidação-redução dependerá do pH em que ela ocorre. Em uma solução com pH neutro, o produto será o sólido insolúvel marrom-preto MnO2. Em uma solução ácida, o produto será o íon quase incolor Mn2+.

Semirreação de redução pH neutro:

Semirreação de redução pH ácido:

O permanganato de potássio não é padrão primário, pois essas soluções são instáveis pelo efeito catalisador da luz sobre a redução do permanganato de potássio. Além de possuir a presença de dióxido de manganês como impureza, a formação dessa substância pela ação de redutores sobre o permanganato impede que se preparem soluções de concentração exatamente conhecida do sal pela simples dissolução de quantidades precisamente pesadas do mesmo.

Objetivos:

Compreender reações de oxirredução para a química analítica a partir do experimento de determinação de volume da água oxigenada utilizando a permanganimetria. Verificar a influência do pH nas determinações por oxirredução.

Materiais e Reagentes:

VIDRARIAS EQUIPAMENTOS REAGENTES Balão volumétrico de 1 L; Recipiente de vidro para

todos os resíduos; Proveta de 10 mL; Bureta de 25 mL; Erlenmeyer de 250 mL; Espátula; Béquer; Vidro de relógio; Bastão de vidro.

Estufa. Água oxigenada comercial 10 volumes;

Solução de KMnO4 (0,2 mol/L);

Solução de H2SO4 (2 M);

Procedimentos:

Foi preparada uma solução de permanganato de potássio 0,2 M Preparou-se uma solução 2 M de H2SO4

Adicionou-se 10 mL de uma amostra de água oxigenada a um erlenmeyer, adicionando-se, também, 25 mL de água destilada

Acrescentou-se 10 mL da solução de H2SO4

A bureta foi aferida com a solução de permanganato de potássio A titulação ocorreu até uma cor levemente rosa ser identificada

Resultados e discussões

Visto que a água oxigenada se encontrava em uma solução ácida, o produto reduzido de permanganato é o íon quase incolor Mn2+, como mostra a seguinte reação:

2 MnO4-(aq) + 5 H2O2(aq) + 6 H+(aq) → 2 Mn2+(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l)

Para realizar a titulação, foram gastos 14,8 mL de permanganato de potássio (0,2 M). O número de mols desse composto é encontrado por meio dos seguintes cálculos:

M= nV→0,2= n

14,8 ∙10−3→n=29,6 ∙10−4mols

De acordo com a proporção entre o número de mols de H2O2 e KMnO4, para cada dois mols de permanganato de potássio, devem existir cinco mols de peróxido de hidrogênio para que a reação ocorra. Sabe-se o valor do número de mols de permanganato de potássio, logo o número de mols do peróxido de hidrogênio é encontrado por meio dos seguintes cálculos:

29,6 10∙ -4 mols ――――――——— 2

X —————————— 5

X = 74 10∙ -4 mols de H2O2

Ainda considerando a reação que ocorre na titulação, determinada quantidade – em mols – de peróxido de hidrogênio formará a mesma quantidade – em mols – de gás oxigênio. Portanto a reação formou 74 10∙ -4 mols de O2.

Considerando os conceitos estudados na físico-química sobre os gases, sabe-se que 1 mol de qualquer gás nas CNTP ocupa um volume de 22,4 L. Por meio dos seguintes cálculos é possível descobrir o volume ocupado por 74 10∙ -4 mols de O2 nas CNTP:

1 mol de O2 —————————22,4 L

74 10∙ -4 mols de O2————————— X

X = 1657,6 10∙ -4 L = 165,76 mL de O2

Considerado os resultados apresentados, pode-se afirmar que a amostra de 10 mL de água oxigenada liberou 165,76 mL de gás oxigênio. O volume de O2 liberado é, aproximadamente, 16 vezes maior do que o volume da amostra de água oxigenada, portanto, com base nos experimentos, a água oxigenada analisada é de 16 volumes.

Outra forma de representar a concentração de H2O2 na água oxigenada é expressar o resultado em gramas por litro (g/L).

De acordo com o resultado dos experimentos, em 10 mL de água oxigenada há 74 10∙ -4

mols de H2O2, que têm uma massa de 0,2516 g. Por meio do seguinte cálculo, encontra-se a concentração:

CH 202=0,2516g10 ∙10−3 L

=25,16gdeH 2O2

Ldeágua oxigenada

Conclusão:

A informação contida no rótulo é de que água oxigenada é de 10 volumes, entretanto os resultados apresentados apontam para uma água oxigenada de 16 volumes. Podemos atribuir essa diferença de valores a erros experimentais ou a algum erro na fabricação da água oxigenada.

Questionário:

a) Descreva as reações ocorridas no experimento.

MnO4- + 8H+ + 5e- ↔ Mn2+ + 4H2O

MnO4- + 4H+ + 3e- ↔ MnO2(s) + 2H2O

Essas duas reações tinham a possibilidade de ocorrer, porém a titulação foi feita em meio ácido – com excesso de íons H+ – o que favorece a ocorrência da primeira reação.

A equação que representa a reação do permanganato de potássio com o peróxido de hidrogênio é esta:

2 KMnO4(aq) + 5 H2O2(aq) + 6 H+(aq) → 2 Mn2+

(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l) + 2 K+(aq)

b) Explique as mudanças de coloração ocorridas no ponto final.

Até certo ponto, a solução que continha a água oxigenada permanecia incolor apesar da adição do permanganato de potássio (violeta-escuro). Quando todas as moléculas de H 2O2

reagiram, o excesso de KMnO4 adicionado muda a coloração da solução incolor para uma coloração levemente rosa.

c) Explique a diferença observada nos experimentos feitos com adição e sem adição da solução ácida na amostra.

Com a adição de uma solução ácida na amostra, o produto do permanganato é o íon quase incolor Mn2+. Em uma amostra sem a adição da solução ácida, o produto será o sólido insolúvel marrom-preto MnO2, mudando a coloração da solução.

Referências:

HIGASHI, J.; CARVALHO, A. G. Guia do Estudante: Química. 2 ed. São Paulo: Editora Abril, 2015.

OHLWEILER, O. A.; Química analítica quantitativa. 2. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1974.

VOGEL, A. I.; Análise química quantitativa. 6. ed. Rio de janeiro: LTC, 2011. 488p