Oxigenio Dissolvido Aula Lab

7/25/2019 Oxigenio Dissolvido Aula Lab

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Fundao Universidade Federal de Rondnia

Campus Ji-ParanCurso: Engenharia Ambiental Disciplina: Qumica Ambiental 2

Aula prtica 2

OXIGNIO DISSOLVIDO

Princpio (Mtodo de Winkler)

O mtodo de Winkler para a medida de oxignio dissolvido foi apresentado inicialmente por L.W. Winkler de Budapeste, sendo inteligentemente concebido e muito preciso. O mtodo depende daoxidao do hidrxido manganoso (managns bivalente) pelo oxignio dissolvido na gua, resultandona formao de um composto tetravalente. Quando a gua contendo o composto tetravalente acidificada, iodo liberado a partir da oxidao do iodeto de potssio (ou de sdio). O iodo equivalente quimicamente a quantidade de oxignio dissolvido presente na amostra e determinadopor titulao com uma soluo padro de tiossulfato de sdio. As reaes envolvidas pela adio dosreagentes (KI, KOH, MnSO4e H2SO4) na amostra de gua so as seguintes:

Sulfato manganoso reage com a mistura iodeto de potssio-hidrxido de potssio para produzirum precipitado floculento branco de hidrxido manganoso:

MnSO4+ 2 KOH Mn(OH)2+ K2SO4

Quando o precipitado branco obtido, no existe oxignio dissolvido na amostra. Um precipitadomarrom indica que h oxignio presente e que este reagiu com o hidrxido manganoso, formando umxido mangnico bsico:

2 Mn(OH)2 + O2 2 MnO(OH)2

A partir da adio de cido sulfrico, este precipitado dissolve-se, formando sulfato mangnico:

2 MnO(OH)2+ 4 H2SO4 2 Mn(SO4)2+ 6 H2OExiste uma reao imediata entre Mn(SO)4 e o iodeto de potssio adicionado previamente,

liberando iodo e resultando em uma gua com colorao tpica de iodo (marrom):

2 Mn(SO4)2+ 4 KI 2 MnSO4+ 2 K2SO4+ 2 I2

O nmero de moles de iodo liberado por esta reao equivalente ao nmero de moles deoxignio presente na amostra. A quantidade de iodo determinada pela titulao de uma alquota dasoluo com uma soluo padro de tiossulfato de sdio:

4 Na2S2O3+ 2 I2 2 Na2S4O6+ 4 NaI

A partir das equaes (2) e (5), observa-se que, para cada mol de oxignio molecular (O2),lquatro moles de tiossulfato so titulados. Portanto, um mL de uma soluo 0,025M de tiossufato desdio equivalente a 0,025meq de oxignio. Este valor comumente multiplicado por 8mg,meq -1paraconverter o valor a mg de O2.

Procedimento:

A principal dificuldade na determinao da concentrao de oxignio dissolvido em guas docesest relacionada com a coleta das amostras. necessrio que muitas amostras sejam obtidas emlugares, horas, profundidades e condies especficas, as quais podem ou no representar ascondies mdias ao longo de um perodo de tempo, ou a mdia de uma seco transversal de umlago, rio ou outro corpo dagua.

Alm disto, as amostras devem representar as condies existentes no local da amostragem,sem que sejam aeradas ou desaeradas artificialmente durante a coleta. As amostras no devem ficar

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expostas por longos perodos de tempo ou a altas temperaturas, com o objetivo de evitar que algas,bactrias ou outros organismos alterem o contedo de oxignio dissolvido atravs de seusmetabolismos; tambm no se pode permitir que os gases escapem.

Coleta e preservao da amostra:

1. Coletar a amostra diretamente a partir da bomba;

2. Colocar a mangueira que vem da bomba no fundo de um frasco de DBO (DemandaBioqumica de Oxignio) de 60 mL. Deixe a gua fluir continuamente atravs do frasco,excluindo todas as bolhas que possam ficar pressas, at que um volume trs vezes superiorao do frasco tenha sido despejado (conte o tempo necessrio para encher o frasco uma veze ento espere mais duas vezes este tempo). O fluxo da gua no pode ser muito forte. Seestiverem se formando bolhas ao fluir gua, diminua o fluxo. Retire a mangueira da garrafagentilmente ao final do enchimento do frasco, mantendo o fluxo de gua enquanto amangueira retirada.

3. Imediatamente e gentilmente adicione no fundo no frasco 250L de MnSO4 e 250L de

NaOH + KI (ou NaI). Evite adicionar ar com a pipeta. Se estiver usando pipetador, nopressione o mbolo at o final, pare na primeira posio de travamento do mesmo (mesmoque fique uma gota de reagente na ponteira do pipetador, mas assim no adicionado arpelo mesmo). Tenha cuidado para no misturar as pipetas destes reagentes (ateno: oreagentes de NaOH + K extremamente custico, no pipete com a boca). Feche ofrasco deixando a tampa cair no meio da boca do mesmo, de uma altura de 1-2 cm acima dasuperfcie da amostra. Esta a melhor maneira de evitar bolhas presas no mesmo. Apsfechar, necessrio prender bem a tampa, dando uma pequena girada, em um movimentoforando a tampa contra o frasco. Agite vigorosamente. Deixe o floculado que se formaprecipitar.

4. Aps o floculado precipitar (ou aps 15 minutos), abra o frasco e adicione 500 L de H2SO450% (v/v, cido sulfrico concentrado diludo metade). Tampe como acima e agitevigorosamente.

5. Mantenha as amostras armazenadas submersas em caixas trmicas contendo a gua do rioamostrado. Se utilizar isopor, necessrio revesti-lo com papel de alumnio. Importante:para evitar troca de oxignio pela tampa, preciso deixar sempre gua nas bordas datampa ou deixar as amostras submersas.

Determinao do contedo de oxignio dissolvido das amostras utilizando uma microburetaHACH

6. Retire uma alquota de 50mL da amostra com uma pipeta volumtrica e transfira-a para umfrasco Erlenmeyer de 100-150mL. Mantenha a ponta da pipeta encostada na parede lateraldo frasco durante a transferncia. Coloque uma barra agitadora dentro do erlenmeyer e omesmo sobre um agitador magntico. Obs.: Forre o agitador magntico com um papelbranco e, se possvel, ponha tambm papel branco atrs do erlenmeyer, para poder discernirmelhor a troca de cores durante a titulao;

7. Com a microbureta Hach cheia de soluo de tiossulafto de sdio padronizado, titule at quea soluo apresente uma cor amarelo-claro.

8. Adicione duas gotas de soluo de amido, o que tornar a soluo azul. Proceda com atitulao at atingir a colorao transparente. Ateno: quando a cor for muito tnue,

titule devagar. Aps terminar a titulao deixe o frasco titulado na bancada, enquantorealiza a prxima. Aps 15-20 segundos, no frasco j titulado deve haver a formao de umacolorao azulada novamente. Caso a amostra se mantenha transparente, sinal que foi


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adicionado mais titulante do que o necessrio. Na prxima replicata, adicione menostiossulfato.

9. Anote o volume de tiossulfato gasto na titulao e proceda prxima replicata ou amostra.

Clculo da concentrao de oxignio dissolvido da amostra:

O contedo de oxignio dissolvido na amostra ser obtido pela equao:

mgO2. L-1= (mL do titulante).(molaridade do tiossulfato).(8000)

(mL da amostra).((mL do frasco0,5)/mL do frasco)

Anote os valores calculados com trs casas decimais.

Solues para determinao de oxignio pelo Mtodo de Winkler:

1. Iodato de Potssio - KIO30,125 N

Dissolver 4,459 g de KIO3(P.A., seco a 120oC por aproximadamente 2 horas) em 1 L de gua.

1.a.KIO30,00125 N (preparada no momento da anlise)

Diluir 10 mL da soluo de KIO3 0,125 N em 1000 mL (1 L) de gua

2. Tiossulfato de Sdio - NaS2O30,25 N

Dissolver 62 g de Na2S2O3.5H2O em gua. Adicionar um grnulo de NaOH ou 1 g de Na2CO3ecompletar o volume para 1 L de soluo. Armazenar em frasco mbar.

2a.Na2S2O3aproximadamente 0,0125 N (preparada e padronizada no momento da anlise).

Diluir 50 mL da soluo de Na2S2O30,25 N em um volume final de 1000 mL (1 L).

Padronizao do Na2S2O3(Deve ser feita sempre antes de titular as amostras):

Em um erlenmeyer de 100-150 mL, pipetar 25mL da soluo de KIO30,00125 N, adicionar 250L da soluo alcalina de iodeto (3) e completar o volume at 50mL. Adicionar 500 L de H 2SO450%(v/v) e titular com a soluo de Na2S2O3 aproximadamente 0,0125 N. Calcular a normalidade doNa2S2O3a partir da frmula:

Normalidade do Na2S2O3x Volume de Na2S2O3= Normalidade do KIO3x Volume de KIO3,ou,

Normalidade do Na2S2O3= 0,03125/ volume de Na2S2O3gasto na titulao

Obs.: Na estequiometria desta reao de oxi-reduo, a razo entre Na2S2O3e KIO3 de 1:1.Portanto, para 25 mL de KIO30,00125 N devem ser gastos 2,5 mL de Na2S2O3 0,0125 N (Lembrem-seda regrinha bsica para diluies: N1V1= N2V2).


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3. Soluo alcalina de iodeto - KI (ou NaI) + NaOH:

Dissolva 250g de NaOH em 200mL de gua. Em outro frasco, dissolva 75g de KI (P.A.) em200mL de gua. Aps atingirem temperatura ambiente, misture as solues e complete o volume para500mL.

4. Sulfato Manganoso - MnSO4.5H2O 50% (m/v):

Dissolva 250g de MnSO4.5H2O e complete o volume para 500mL.

5. Indicador de amido:

Dissolver 1g de amido em 100mL de gua. Aquecer at fervura para dissolver.

Clculo da porcentagem de saturao:

As determinaes das concentraes de oxignio dissolvido na gua por este mtodo so muitoprecisas. Entretanto, no representam a real disponibilidade deste gs para os organismos, uma vezque suas concentraes variam em funo, principalmente, da temperatura e presso. Por exemplo,uma amostra de gua a uma temperatura de 20 graus Celsius se encontrada saturada em oxigniodissolvido se a concentrao do mesmo for de 9,08 mg/L, ao passo que, a 30 graus Celsius estaconcentrao precisa ser de 7,59 mg/L. Portanto, importante que, alm da concentrao, seja tambmestimada a porcentagem de saturao deste gs na gua, atravs da equao:

% de saturao de O2 = 100x/ST,P

onde:

x= concentrao de O2na amostra;ST,P= solubilidade do O2 temperatura e presso da amostra (Tabelas 1 e 2)

Exemplo: Uma amostra, cuja temperatura era de 26,5 graus Celsius, teve sua concentrao deoxignio dissolvido determinada como sendo de 7,38 mg/L, a uma altitude de 100 metros acima do nveldo mar. A porcentagem de saturao de oxignio desta amostra (veja os fatores T e P marcados nasTabelas 1 e 2):

Saturao de O2= 100 x 7,38 / 8,06 x 1,01 = 90,66 %

Referncias Bibliogrficas

1. Wetzel, R. G. & Likens, G. E. 1991. Limnological Analyses (2ndEd.). Springer-Verlag. New York.Pgs. 69 a 80.

2. Tabelas extradas do livro: Methods for Physical and Chemical Analysis of Fresh Waters IBPHandbook N. 8, por Golterman, H.L.; Clymo, R.S. & Ohnstad, M.A., Blakwell Sci. Publ. 1978. pgs. 176e 177

3. Protocolo de anlises de oxignio dissolvido do Laboratrio do Dr. Ron Benner, EUA.


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Tabela 1. Solubilidade do oxignio dissolvido na gua em equilbrio com o ar a uma presso

de 760 mm Hg (nvel do mar, altitude 0 m) e % de umidade relativa. Unidades em mg/L.oC 0.0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9

0 14,60 14,56 14,52 14,48 14,44 14,40 14,36 14,33 14,29 14,251 14,21 14,17 14,13 14,09 14,05 14,02 13,98 13,94 13,90 13,872 13,83 13,79 13,75 13,72 13,68 13,64 13,61 13,57 13,54 13,503 13,46 13,43 13,39 13,36 13,32 13,29 13,25 13,22 13,18 13,15

4 13,11 13,08 13,04 13,01 12,98 12,94 12,91 12,88 12,84 12,815 12,78 12,74 12,71 12,68 12,64 12,61 12,58 12,55 12,52 12,486 12,45 12,42 12,39 12,36 12,33 12,29 12,26 12,23 12,20 12,177 12,14 12,11 12,08 12,05 12,02 11,99 11,96 11,93 11,90 11,878 11,84 11,81 11,78 11,76 11,73 11,70 11,67 11,64 11,61 11,589 11,56 11,53 11,50 11,47 11,44 11,42 11,39 11,36 11,34 11,3110 11,28 11,25 11,23 11,20 11,17 11,15 11,12 11,10 11,07 11,0411 11,02 10,99 10,97 10,94 10,91 10,98 10,86 10,84 10,81 10,7912 10,76 10,74 10,72 10,69 10,67 10,64 10,62 10,59 10,57 10,5513 10,52 10,50 10,47 10,45 10,43 10,40 10,38 10,36 10,34 10,3114 10,29 10,27 10,24 10,22 10,20 10,18 10,15 10,13 10,11 10,09

15 10,07 10,04 10,02 10,00 9,98 9,96 9,94 9,92 9,89 9,8716 9,85 9,83 9,81 9,79 9,77 9,75 9,73 9,71 9,69 9,6717 9,65 9,63 9,61 9,59 9,57 9,55 9,53 9,51 9,49 9,4718 9,45 9,43 9,41 9,39 9,37 9,36 9,34 9,32 9,30 9,2819 9,26 9,24 9,23 9,21 9,19 9,17 9,15 9,13 9,12 9,1020 9,08 9,06 9,05 9,03 9,01 8,99 8,98 8,96 8,94 8,9221 8,91 8,89 8,87 8,86 8,84 8,82 8,81 8,79 8,77 8,7622 8,74 8,72 8,71 8,69 8,67 8,66 8,64 8,63 8,61 8,5923 8,58 8,56 8,55 8,53 8,51 8,50 8,48 8,47 8,45 8,4424 8,42 8,41 8,39 8,38 8,36 8,35 8,33 8,32 8,30 8,2925 8,27 8,26 8,24 8,23 8,21 8,20 8,18 8,17 8,16 8,14

26 8,13 8,11 8,10 8,08 8,07 8,06 8,04 8,03 8,01 8,0027 7,99 7,97 7,96 7,94 7,93 7,92 7,90 7,89 7,88 7,8628 7,85 7,84 7,82 7,81 7,80 7,78 7,77 7,76 7,74 7,7329 7,72 7,70 7,69 7,68 7,66 7,65 7,64 7,63 7,61 7,60

30 7,59 7,57 7,56 7,55 7,54 7,52 7,51 7,50 7,49 7,47

Tabela 2. Variao da presso atmosfrica com a altitudeAltitude Presso Atmosfrica

Mdia (mmHg)

Fator Altitude Presso Atmosfrica

Mdia (mmHg)

Altitude

0 760 1,00 1300 647 1,17

100 750 1,01 1400 639 1,19

200 741 1,03 1500 631 1,20

300 732 1,04 1600 623 1,22

400 723 1,05 1700 615 1,24

500 714 1,06 1800 608 1,25

600 705 1,08 1900 601 1,26

700 696 1,09 2000 594 1,28

800 687 1,11 2100 587 1,30

900 679 1,12 2200 580 1,31

1000 671 1,13 2300 573 1,33

1100 663 1,15 2400 566 1,34

1200 655 1,16 2500 560 1,36


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