LCE-190 – Química Analítica Aplicada

Introdução aos métodos volumétricos de análise química

Wanessa Melchert Mattos

Titulometria: inclui um grupo de métodos analíticos baseados na determinação da quantidade de um reagente de concentração conhecida que é requerida para reagir completamente com o analito:

- Volumétrica: medida de volume de uma solução de concentração conhecida necessária para reagir essencial e completamente com o analito -Gravimétrica: difere unicamente em relação ao fato de que a massa do reagente é medida em vez do seu volume

- Coulométrica: o “reagente” é uma corrente elétrica direta constante de grandeza conhecida que consome o analito

Classificação das técnicas volumétricas:

1. Ácido - Base ou Neutralização Ácido forte x Base forte Ácido fraco x Base forte

2. Precipitação

3. Óxido – Redução

4. Complexação

Volumetria

Titulante (solução padrão): Solução estável e de concentração conhecida de um reagente que é adicionado sobre a solução da amostra que contêm a espécie cuja concentração se deseja determinar

Titulado: Solução do analito. Solução da qual se deseja determinar a concentração de uma espécie química. Amostra.

Volumetria

Volume de equivalência (Ve): é um ponto teórico alcançado quando a quantidade adicionada de titulante é quimicamente equivalente à quantidade de analito na amostra. Volume final (Vf): é um ponto na titulação quando ocorre variações físicas associadas com a condição de equivalência química.

Situação ideal: Vf = Ve

Erro da titulação (%): Vf – Ve x 100 Ve

Volumetria

Indicadores: são frequentemente adicionados à solução de analito para produzir uma alteração física visível (o ponto final) próximo ao ponto de equivalência. As alterações típicas do indicador incluem o aparecimento ou desaparecimento de uma cor, uma alteração na cor ou aparecimento e desaparecimento de turbidez. Exemplo: Cloreto férrico em uma titulação de precipitação do íon prata com tiocianato de potássio

Fe3+ + SCN- FeSCN2-

Volumetria

vermelho

Padrão primário: é um composto altamente purificado que serve como material de referência em métodos titulométricos ou de massa. Requisitos:

• alta pureza

• estabilidade ao ar

• ausência de água de hidratação

• composição não deve variar com umidade

• disponível, custo acessível

• solubilidade no meio de titulação

• alta massa molar: erro relativo associado a pesagens é minimizado

Volumetria

Padrão secundário: é um composto cuja pureza pode ser estabelecida por análise química e que serve como material de referência para os métodos titulométricos de análise.

Volumetria

Solução padrão ideal:

-Ser suficientemente estável para que seja necessário determinar sua

concentração apenas uma vez;

-Reagir rapidamente com o analito para que o tempo requerido entre as adições

de titulante seja mínimo;

-Reagir de forma completa com o analito para que o ponto final possa ser obtido

satisfatoriamente;

-Sofrer uma reação seletiva com o analito que possa ser descrita por uma reação

balanceada.

Exemplos: carbonato de sódio anidro, tetraborato de sódio decahidratado, oxalato de sódio, iodato de potássio, ácido oxálico dihidratado, hidrogenoiodato de potássio, ácido benzóico e hidrogenoftalato de potássio.

Volumetria

Dois métodos básicos são empregados para estabelecer a concentração das soluções padrão: - Direto: no qual uma quantidade cuidadosamente pesada de padrão primário é dissolvida em um solvente adequado e diluída em um volume exatamente conhecido em um balão volumétrico.

- Padronização: no qual o titulante a ser padronizado é usado para titular (1) uma quantidade pesada de padrão primário, (2) uma quantidade pesada de um padrão secundário ou (3) um volume medido de outra solução padrão primário.

Volumetria

Cálculo da concentração molar a partir dos dados da Padronização: Uma porção de 50,0 mL de solução de HCl requereu 29,71 mL de Ba(OH)2 0,01963 mol L-1 para alcançar o ponto final usando o verde de bromocresol como indicador. Calcular a molaridade do HCl.

Volumetria

Cálculo da concentração molar a partir dos dados da Padronização: A titulação de 0,2121 g de Na2C2O4 puro (134,00 g/mol) requereu 43,31 mL de KMnO4. Qual é a concentração molar da solução de KMnO4?

Curvas de titulação

Ácido Forte com uma Base Forte: - NaOH 0,100 M com 50 mL HCl 0,0500 M

0 5 10 15 20 25 30 0

2

4

6

8

10

12

VNaOH (mL)

pH

Curvas de titulação

Ácido Forte com uma Base Forte: - NaOH 0,100 M com 50 mL HCl 0,0500 M

Calcular o valor de pH em quatro regiões do gráfico:

1- Solução inicial;

2- Adição de NaOH antes do p.e.;

3- Ponto de equivalência (p.e.);

4- Adição de NaOH após o p.e.

Curvas de titulação

1 - Solução inicial:

0 5 10 15 20 25 30 0

2

4

6

8

10

12

VNaOH (mL)

pH

Curvas de titulação

2- Adição de 10,0 e 24,9 mL de NaOH 0,100 M à solução:

0 1,30

10,0 1,60

20,0 2,15

24,0 2,87

24,9 3,87

VNaOH (mL) pH

Curvas de titulação

2- Adição de NaOH 0,100 M à solução:

0 5 10 15 20 25 30 0

2

4

6

8

10

12

VNaOH (mL)

pH

Curvas de titulação

3- Ponto de equivalência:

0 5 10 15 20 25 30 0

2

4

6

8

10

12

VNaOH (mL)

pH

Curvas de titulação

4- Após o ponto de equivalência com adição de 25,1 mL de NaOH 0,100 M:

0 1,30

10,0 1,60

20,0 2,15

24,0 2,87

24,9 3,87

25,0 7,00

25,1 10,12

26,0 11,12

30,0 11,80

VNaOH (mL) pH

Curvas de titulação

4- Após o ponto de equivalência com adição de 25,1 mL de NaOH 0,100 M:

0 5 10 15 20 25 30 0

2

4

6

8

10

12

VNaOH (mL)

pH

8,3-10,0 fenolftaleína

0 5 10 15 20 25 30 0

2

4

6

8

10

12

VNaOH (mL)

pH

Escolha do indicador

azul de bromotimol 6,2-7,6

verde de bromocresol 4,0-5,4