Relatório de QAE, Provas de Engenharia Química

Baixe Relatório de QAE e outras Provas em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA CAMPUS – BAGÉ (RS) CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL RELATÓRIO DE PRÁTICAS DE LABORATÓRIO (Experimentos: Determinação do teor de ácido acetilsalicílico (CH3COOC6H4COOH) e de hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) em medicamentos; Padronização da solução de nitrato de prata (AgNO3) aproximadamente 0,05 mol.L -1 pelo método de Mohr; Determinação do grau de pureza do cloreto de sódio comercial; Determinação da dureza total da água; Determinação da concentração de peróxido de hidrogênio em água oxigenada) Autor: Marcos Felipe Pinheiro (matrícula 101150294) Ministrante da disciplina: Profa. Dra. Lucilene Dornelles Mello Martins Bagé, 01 de Dezembro de 2010. DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL RELATÓRIO DE PRÁTICAS DE LABORATÓRIO (Experimentos: Determinação do teor de ácido acetilsalicílico (CH3COOC6H4COOH) e de hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) em medicamentos; Padronização da solução de nitrato de prata (AgNO3) aproximadamente 0,05 mol.L -1 pelo método de Mohr; Determinação do grau de pureza do cloreto de sódio comercial; Determinação da dureza total da água; Determinação da concentração de peróxido de hidrogênio em água oxigenada) Autor: Marcos Felipe Pinheiro RESUMO Neste trabalho será apresentado os métodos analíticos de volumetria, também conhecidos como titrimetria, empregados em várias casos de titulações realizados no Laboratório de Química da Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA). Os experimentos aqui citados são baseados em experiências praticadas em outros laboratórios por especialistas e analistas que transcreveram os resultados para livros textos desta área. Os métodos de titulações são: volumetria de neutralização, volumetria de precipitação, volumetria de complexaçõa e volumetria de oxidação-redução. Os resultados que foram encontrados comprovam o que diz a literatura sobre as técnicas aplicadas. Palavras-chave: análise volumétrica, volumetria, titulação, titrimetria 1 1. INTRODUÇÃO A análise volumétrica ou volumetria “refere-se à análise química quantitativa efetuada pela determinação do volume de uma solução, cuja concentração é exatamente conhecida, que reage quantitativamente com um volume conhecido da solução que contém a substância a ser determinada (VOGEL, 1988, p. 213)”. A solução de concentração exatamente conhecida é a solução padrão (ou titulante). A substância a ser determinada é o analito (ou titulado). “O processo de se juntar a solução padrão até que a reação esteja completa é a titulação, e ao seu término a substância a ser determinada está titulada (VOGEL, 1988, p. 213)”. “Uma titulação é realizada pela lenta adição de uma solução padrão de uma bureta, ou outro aparelho dosador de líquidos, a uma solução de analito até que a reação entre os dois seja julgada completa (SKOOG, 2006, p. 322)”, ou seja, atingiu o ponto de equivalência. “O ponto de equivalência ocorre quando a quantidade de titulante adicionado é a quantidade exata necessária para uma reação estequiométrica com o analito (o titulado) (HARRIS, 2005, p. 129)”. O ponto de equivalência é o resultado ideal (teórico) que procuramos em uma titulação. O que realmente medimos é o ponto final: “um ponto na titulação quando ocorre uma alteração física associada à condição de equivalência química (SKOOG, 2006, p. 324)”. O término de uma titulação pode ser percebido “por alguma modificação física provocada pela própria solução padrão (p. ex., uma leve coloração rósea devida ao permanganato de potássio), ou, nos casos mais usuais, pela adição de um reagente auxiliar, conhecido como indicador (VOGEL, 1988, p. 213)”. O indicador é “um composto com uma propriedade física (normalmente a cor) que muda abruptamente quando próximo ao ponto de equivalência (HARRIS, 2005, p. 130)”. A diferença entre o ponto final e o ponto de equivalência é o inevitável erro de titulação. A volumetria pode existir de várias formas, sendo classificada de acordo com o tipo de reagente utilizado. Neste trabalho serão apresentadas as seguintes formas de volumetria: volumetria de neutralização, volumetria de precipitação, volumetria de complexação e volumetria de oxidação-redução. Cada método de volumetria será aplicado para devidos fins, entre eles: determinar o teor de ácido acetilsalicílico em medicamentos, determinar a dureza total da água, padronização de soluções, etc. 2 2. OBJETIVOS Os principais objetivos deste trabalho é estudar os métodos de volumetria aplicados em diversos tipos de análises; determinar as melhores técnicas de análises; padronizar e titular soluções; determinar teores de determinadas substâncias presentes em medicamentos; calcular a dureza total da água e o grau de pureza do cloreto de sódio comercial (sal de cozinha). 3. METODOLOGIA 3.1. Volumetria de Neutralização A volumetria de neutralização baseia-se na reação de combinação dos íons hidrogênio e hidróxido com a formação de água. Com soluções padrões ácidas podem ser titulados substâncias de caráter alcalino, com soluções padrões alcalinas são tituladas substâncias de caráter ácido. O reagente titulado é sempre um ácido forte ou uma base forte. Este tipo de volumetria também inclui as chamadas titulações de deslocamento, em que o ânion de um ácido fraco é deslocado de seu sal mediante titulação com ácido forte, ou então, o cátion de uma base fraca é deslocado de seu sal mediante titulação com uma base forte. Comumente, o ponto final, é identificado com o auxílio de indicadores de pH. Esses indicadores são substâncias orgânicas fracamente ácidas ou básicas, que mudam gradualmente de coloração dentro de uma faixa de pH relativamente estreita, chamada zona de transição. Figura 1. Mudança na aparência de uma solução contendo o indicador fenolftaleína quando a base é adicionada. Antes do ponto final, a solução é incolor (a). À medida que se aproxima do ponto final, uma cor rosa-claro se forma onde a base é adicionada (b). no ponto 3 final, a cor rosa se estende por toda a solução após agitação. Quanto mais base for adicionada, mais se intensifica a cor rosa (c). Na análise volumétrica, chama-se curva de titulação uma representação gráfica que mostra como varia o logaritmo de uma concentração crítica com a quantidade de solução titulante adicionada. A curva de titulação pode ser traçada com dados práticos ou teóricos. A forma da curva varia consideravelmente com a concentração dos reagentes e o grau com que se completam as reações. A Figura 2 apresenta um exemplo de como seria uma curva de titulação de uma base forte com ácido forte, mostrando que o ponto de equivalência ocorreria em pH neutro. Figura 2. Forma de uma curva de pH para a titulação de base forte com ácido forte. 3.2. Prática I: Determinação do Teor de Ácido Acetilsalicílico (CH3COOC6H4COOH) em Medicamentos O ácido acetilsalicílico é o analgésico mais utilizado em todo o mundo, tendo sido comercializado pela primeira vez em 1898. Figura 3. Fórmula estrutural do ácido acetilsalicílico mostrando o hidrogênio ionizável. 6 analito. Então, um segundo reagente padrão é usado para titular o excesso do primeiro reagente. Titulações de retorno são úteis quando seu ponto final é mais claro do que o ponto final da titulação direta, ou quando um excesso do primeiro reagente é necessário para a reação completa com o analito (HARRIS, 2005, p. 130)”. Para esta experiência necessitou-se de uma titulação de retorno devido ao analito (hidróxido de magnésio) ser pouco solúvel, o que torna o ponto de equivalência mais difícil. Para evitar este problema, o procedimento adotado é fazer com que a reação de neutralização do hidróxido de magnésio ocorra totalmente através de uma quantidade excessiva de ácido (que não reagiu com o hidróxido de magnésio) que é titulado com uma solução padrão básica, como uma solução de NaOH. “O hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) é uma base. Ele não é muito solúvel em água, mas forma suspensão coloidal branca, uma névoa de pequenas partículas dispersas em um líquido, conhecida como Leite de Magnésia, que é usada como antiácido estomacal. Como essa base é relativamente insolúvel, ela não é absorvida no estômago e age por longo tempo sobre os ácidos presentes. O Leite de Magnésia deve ser usado em pequenas quantidades, porque o produto da neutralização no estômago é o cloreto de magnésia, que age como purgativo (ATKINS, 2006, p. 509)”. O Leite de Magnésia é constituído de uma suspensão de hidróxido de magnésio, com uma especificação média estabelecida em torno de 7% em peso (m/m). A reação seguinte descreve o que ocorre quando o ácido clorídrico em excesso é adicionado ao Leite de Magnésia: Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2 + 2H2O(l) + HClexc.(aq) Por outro lado, a reação seguinte descreve o que ocorre com o ácido clorídrico em excesso quando o hidróxido de sódio é adicionado na solução: HClexc.(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) 3.3.1. Materiais e Reagentes  Amostra de Leite de Magnésia;  Béquer de 50 mL;  Erlenmeyer de 250 mL;  Pipeta volumétrica de 25 mL;  Solução padrão de HCl 0.0897 mol.L-1; 7  Indicador de fenolftaleína. 3.3.2. Procedimento Experimental Pesou-se algumas amostras de Leite de Magnésia em três béqueres de 50 mL. Diluiu- se cada amostra com cerca de 5 mL de água destilada e transferiu-se para erlenmeyrs de 250 mL, enxaguando os béqueres que continham as amostras com mais cerca de 5 mL de água destilada. Com a ajuda de uma pipeta volumétrica de 25 mL adicionou-se 50 mL de solução padrão de HCl 0,0897 mol.L -1 nos erlenmeyers, dividindo o procedimento em duas etapas: primeiro adicionou-se 25 mL e agitou-se a solução, depois adicionou-se mais os 25 mL restantes. Em cada erlenmeyer adicionou-se três gotas de indicador (fenolftaleína) e titulou-se com solução padrão de NaOH 0,0919 mol.L -1 até o aparecimento de uma coloração rósea. Nas tabelas a seguir estão dispostos os valores utilizados para a titulação de cada amostra: Tabela 2. Massas de Leite de Magnésio pesado para cada titulação. Titulação Massa (g) de Leite de Magnésia 1º 1,0162 2º 10033 3º 1,0005 Tabela 3. Volumes de NaOH 0,0919 mol.L -1 gastos na titulação. Titulação Volume (mL) de NaOH 0,0919 mol.L -1 1º 18,7 2º 19,5 3º 19,7 Efetuando os cálculos descritos no ANEXO B encontrou-se um valor de 7,85 g que é a quantidade de hidróxido de magnésio contida no Leite de Magnésia . 8 3.4. Volumetria de Precipitação – Método de Mohr Este tipo de volumetria baseia-se na medição do volume do reagente, de concentração conhecida, necessário para precipitar completamente o componente que se deseja determinar. As reações devem obedecer às seguintes condições: o precipitado formado deve ser praticamente insolúvel; a formação do precipitado deve ser suficientemente rápida para que não se verifique o fenômeno da sobressaturação; o ponto de equivalência da reação deve ser facilmente detectável; e não se resista a ocorrência de formação de depósitos de substâncias geralmente solúveis conjuntamente com o precipitado, devido a fenômenos de adsorção. Um obstáculo que surge ao efetuar uma volumetria de precipitação é a não existência de indicadores com caráter geral. Assim, os indicadores a utilizar são específicos de cada titulação, dependendo da reação química que lhes serve de base. 3.4.1. Método de Mohr O método de Mohr consiste num processo de detecção do ponto final numa volumetria de precipitação. Este método baseia-se na formação de um segundo precipitado. Na detecção do ponto final utiliza-se como indicador um segundo precipitado, que inclua a partícula titulante. Esse precipitado deve obedecer às seguintes condições: a sua cor deve ser completamente diferente da cor do precipitado formado no decorrer da titulação, de modo que sua formação possa ser detectada visualmente, e deve começar a formar-se imediatamente a seguir à precipitação completa do íon a titular, sendo necessário, para isso, que sua solubilidade seja ligeiramente superior à do precipitado formado na titulação. O indicador (o segundo precipitado) tem, assim, de ser devidamente escolhido, de modo que a sua precipitação não se dê antes de atingido o ponto de equivalência, nem muito depois dele. No método de Mohr, este tipo de indicador é normalmente aplicado na titulação do íon cloreto (Cl - ), com o íon prata (Ag + ), sendo o indicador um precipitado vermelho de cromato de prata (Ag2CrO4). Para que o íon cromato atue como indicador apropriado, não deve reagir com o íon prata antes da concentração deste ter atingido o seu valor de equilíbrio, isto é, o íon prata tem de precipitar completamente o íon cloreto, só depois se dá a formação do cromato de prata de cor vermelha. O aparecimento desta cor no titulado, muito diferente da cor branca do precipitado de cloreto de prata, indica o ponto final da titulação. 11 3.6.1. Materiais e Reagentes  Amostra de sal de cozinha comercial;  Proveta de 100 mL;  Erlenmeyer de 250 mL;  Solução de K2CrO4 5%;  Solução de AgNO3 0,0495 mol.L -1 ;  Bureta. 3.6.2. Procedimento Experimental Pesou-se uma amostra de sal de cozinha comercial. Transferiu-se a amostra para um erlenmeyer e dissolveu-se com 20 mL de água destilada medidos em proveta. Adicionou-se 1 mL de solução de K2CrO4 5%. Carregou-se uma bureta com solução de AgNO3 0,0495 mol.L - 1 . Antes de começar as titulações realizou-se uma prova em branco. Depois, titulou-se até uma leve mudança de coloração. Repetiu-se o procedimento por mais duas vezes. A tabela a seguir apresenta as massas de sal de cozinha pesadas para cada titulação: Tabela 5. Massas de sal de cozinha utilizadas em cada titulação. Titulação/Amostra Massa (g) de sal de cozinha 1º 0,1013 2º 0,1111 3º 0,1007 Efetuando os cálculos descritos no ANEXO D encontrou-se um valor de 93% que é a porcentagem de NaCl presente no sal de cozinha analisado. 3.7. Volumetria de Complexação Muitos íons metálicos formam complexos estáveis, solúveis em água com um grande número de aminas terciárias contendo grupos carboxílicos. A formação destes complexos serve como base para a titulação complexométrica - “é uma titulação que se fundamenta na formação de complexos (HARRIS, 2005, p. 251)” - de uma variedade de íons metálicos. 12 Apesar de existir um grande número de compostos usados na complexometria, um dos mais comuns é o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA). Figura 5. Estrutura do EDTA. Na complexação de íons metálicos com EDTA, a sua espécie ativa é o íon y -4 , cuja concentração depende do pH, pois somente em solução nitidamente alcalina o EDTA se encontra presente predominantemente na forma de íon y -4 , com o aumento da concentração de íon de hidrogênio, cai a concentração da espécie y -4 , ou seja, a concentração do íon y -4 diminui com o decréscimo do pH. Além do titulante (EDTA), certas substâncias presentes em solução podem formar complexos com íons metálicos e, como consequência, competir com a reação básica da titulação. Se, na titulação de um ácido forte, o pH for plotado contra o volume de solução da base forte adicionada, há, no ponto de equivalência, um ponto de inflexão da curva (“o ponto em uma titulação em que a derivada do coeficiente angular é zero, isto é, o coeficiente alcança um valor máximo ou mínimo (HARRIS, 2005, p. 770)”.). Analogamente, na titulação pelo EDTA, se o pH for plotado contra o volume de solução de EDTA adicionado, há um ponto de inflexão no ponto de equivalência. 3.7.1. Dureza da Água “A dureza refere-se à concentração total de íons alcalino-terrosos (Grupo 2) presentes na água (HARRIS, 2005, p. 269)”. É causada pela presença de sais minerais dissolvidos, principalmente cátions bivalentes, incluindo cálcio, magnésio, ferro, zinco e outros. A concentração dos cátions “Ca 2+ e Mg 2+ são normalmente muito maiores do que as concentrações dos outros íons alcalino-terrosos, a dureza pode ser igualada a [Ca 2+ ] + [Mg 2+ ]. A dureza é normalmente expressa como o número de miligramas de CaCO3 por litro. Assim, se [Ca 2+ ] + [Mg 2+ ] = 1mM, dizemos que a dureza é 100 mg de CaCO3 por litro, pois 100 mg de CaCO3 = 1mmol de CaCO3 (HARRIS, 2005, p.269)”. 13 “A determinação da dureza é um teste analítico útil que fornece uma medida da qualidade da água para uso doméstico e industrial. O teste é importante para a indústria porque a água dura, ao ser aquecida, precipita carbonato de cálcio, que obstrui as caldeiras e tubulações (SKOOG, 2003, p. 456)”. “Em numerosos processos industriais, tais como fábricas de cervejas, conservas, de papel e celulose, e muitas outras, requerem águas brandas. (...). Também é importante considerar que as águas duras formam crostas em caldeiras de vapor, ocasionando perdas de calor e podendo provocar explosões. (...). Com titulações utilizando-se EDTA as equações envolvidas no processo são: Ca2+ + H2Y 2- CaY 2- + 2H + Ca 2+ + MgY 2- CaY 2- + Mg 2+ Mg 2+ + HIn 2- MgIn - + H + MgIn - + H2Y 2- MgY 2- + HIn 2- + H + (adaptado de BACCAN, 1979, p. 205)”. A titulação com EDTA em pH 10 (usando-se tampão amoniacal) “permite determinar a concentração total de Ca 2+ e Mg 2+ presente na água (HARRIS, 2005, p. 269)”. Dentre todos os cátions multivalentes comuns nas amostras típicas de água “o magnésio, que forma o complexo menos estável com EDTA, não é titulado até que tenha sido adicionado reagente suficiente para complexar todos os outros cátions na amostra (SKOOG, 2006, p. 456)”. “Um indicador para o magnésio, como a calmagita ou Negro de Eriocromo T, pode servir como indicador nas titulações de água dura (SKOOG, 2006, p. 456)”. Uma água cuja dureza seja “menor que 60 mg de CaCO3 por litro é considerada “mole”. Se a dureza for acima de 270 mg/L, a água é então considerada “dura” (HARRIS, 2005, p. 269)”. 3.8. Prática V: Determinação da Dureza Total da Água Para se determinar a dureza total da água utiliza-se solução de EDTA. A dureza é dada em partes por milhão (ppm) ou em miligramas por litro (mg.L -1 ) de íons Ca 2+ e de íons Mg 2+ presentes na água. 16 3.10.1. Materiais e Reagentes  Pipeta volumétrica de 10 mL;  Amostra de água oxigenada;  Balão volumétrico de 100 mL;  Erlenmeyer de 250 mL;  Solução de H2SO4 1:4;  Bureta;  Solução de KMnO4 0,0199 mol.L -1 . 3.10.2. Procedimento Experimental Com o auxílio de uma pipeta volumétrica transferiu-se 10 mL de água oxigenada para um balão volumétrico. Preencheu-se o restante do balão volumétrico com água destilada. Transferiu-se 10 mL da amostra diluída para um erlenmeyer de 250 mL e acrescentou-se 10 mL de solução de H2SO4 1:4. Carregou-se uma bureta com solução de KMnO4 0,0199 mol.L - 1 . Titulou-se até o aparecimento de uma coloração violeta/lilás persistente. Repetiu-se o procedimento por mais duas vezes. A tabela a seguir apresenta os volumes gastos de KMnO4 0,0199 mol.L -1 para cada titulação: Tabela 7. Volumes gastos de KMnO4 0,0199 mol.L -1 nas titulações. Titulação Volume (mL) de KMnO4 0,0199 mol.L -1 gasto 1º 18,3 2º 18,2 3º 18,2 Efetuando os cálculos descritos no ANEXO F encontrou-se um valor de 10,14 volumes, que significa uma porcentagem de 3% de peróxido de hidrogênio presente na amostra de água oxigenada analisada. 17 4. RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO 4.1. Resultados Obtidos e Discussão da Prática I Nesta prática o que se buscou foi calcular a quantidade de ácido acetilsalicílico (CH3COOC6H4COOH) presente em um comprimido do medicamento AAS. A técnica utilizada para poder calcular esta quantidade foi pelo método de VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO, onde uma base (solução de NaOH) era adicionada à solução que continha o ácido acetilsalicílico até a mudança de coloração do indicador (fenolftaleína). O que ocorria era uma reação de neutralização entre a base e o ácido. A reação envolvida foi: CH3COOC6H4COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COOC6H4COOHNa(aq) + H2O(l) Nota-se que 1 mol de CH3COOC6H4COOH neutraliza 1 mol de NaOH, ou seja, atinge o ponto de equivalência. O resultado encontrado de 493,5 mg indica a quantidade de ácido acetilsalicílico presente no comprimido. Pela Tabela 1 vemos os volumes gastos da base para reagir com o ácido. Os volumes foram anotados no momento em que havia a mudança de coloração da solução, provocada pelo indicador fenolftaleína, que conforme a Tabela 8 a seguir, possui um pH de viragem em soluções básicas de 8,3 – 10,0: Tabela 8. Mudanças de cor e faixas de pH de viragem de alguns indicadores. Indicador Faixa de pH de viragem Cor em solução ácida Cor em solução básica Azul de bromo-fenol 2,8 – 4,6 Amarelo Azul Alaranjado de metila 2,9 – 4,6 Vermelho Laranja Fenolftaleína 8,3 – 10,0 Incolor Vermelho Tropeolina O 11,1 – 12,7 Amarelo Laranja 18 O método de volumetria de neutralização proporcionou uma ótima maneira para o sucesso desta experiência. 4.2. Resultados Obtidos e Discussão da Prática II A segunda prática também foi baseada no método de VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO, onde se buscou calcular o teor de hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) presente em medicamento, no caso, o Leite de Magnésia. Nesta experiência necessitou-se de uma titulação de retorno, visto que o ponto de equivalência seria de difícil determinação. As reações envolvidas foram: Durante a adição de ácido: Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2 + 2H2O(l) + HClexc.(aq) Com a adição do ácido em excesso: HClexc.(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) Nesta prática deve-se conhecer o número de mol total de ácido adicionado e o número de mol em excesso do ácido. O resultado encontrado de % indica a porcentagem de hidróxido de magnésio presente no Leite de Magnésia analisado. A Tabela 2 fornece os volumes gastos de base para reagir com o ácido em excesso. Os volumes foram anotados no momento em que havia a mudança de coloração da solução, provocada pelo indicador fenolftaleína, que conforme a Tabela 8, possui um pH de viragem em soluções básicas de 8,3 – 10,0. A prática ocorreu com sucesso, indicando uma quantidade esperada de hidróxido de magnésio. Podemos notar que a técnica de volumetria de neutralização foi eficaz para esta experiência também. 4.3. Resultados Obtidos e Discussão da Prática III Para a terceira prática, onde se buscou padronizar uma solução de nitrato de prata aproximadamente 0,05 mol.L -1 , adotou-se o método de VOLUMETRIA DE 21 O resultado encontrado de mg.L -1 (ppm) indica a dureza total da água analisada. O método de volumetria de complexação mostou-se eficaz para esta prática, apresentando resultados coerentes. 4.6. Resultados Obtidos e Discussão da Prática VI A prática VI buscava encontrar a porcentagem de peróxido de hidrogênio na amostra de água oxigenada. O procedimento consistiu em uma VOLUMETRIA DE OXIDAÇÃO- REDUAÇÃO (também chamada de permanganimetria), pois o permanganato reage em meio ácido, se reduzindo a Mn 2+ . A técnica consistiu em adicionar permanganato de potássio à uma soluçao de peróxido de hidrogênio (água oxigenada). O ponto de equivalência fooi notado quando a solução se tornou rosa. A reação envolvida foi: 2MnO 4- + 5H2O2 + 6H + 2Mn 2+ + 5O2 + 8H2O Os volumes gastos de KMnO4 0,02 mol.L -1 estão dispostos na Tabela 7. O resultado encontrato de % indica a porcentagem de peróxido de hidrogênio presente na água oxigenada analisada. A permanganimetria proporcionou ótimos resultados para esta experiência, indicando o volume mais aproximado do verdadeiro. 22 5. CONCLUSÃO Os métodos aplicados para o estudo das reações de neutralização, precipitação, complexação e oxidação-redução apresentaram resultados consisos, indicando grandes semelhanças com o que diz a teoria (livros textos) sobre cada tipo de volumetria, uma vez que os objetivos esperados durante cada experiência foram alcançados com sucesso. Os métodos foram adequados para cada prática e contribuiram para o entendimento do que ocorre nas reações citadas acima. O que fica bastante evidenciado são os diferentes tipos de indicadores utilizados para cada titulação, que são os mais adequados para cada uma. Além disso, como o ensaio em titulações depende do observador, não é possível conseguir resultados exatos sem o inevitável erro de titulação. Conclui-se que os métodos de volumetria são eficazes para a determinação de concentrações, padronizações, dureza da água, etc. É importante salientar que estes métodos foram retirados da literatura, apresentando maior clareza para a busca dos resultados encontrados. 23 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS VOGEL, A. Química Analítica Quantitativa, LTC, 1988. HARRIS, D. C. Química Analíttica Quantitativa, LTC, 2005. BACCAN, N.; ANDRADE, J. C. de; GODINHO, O. E. S.; BARONE, J. S. Química Analítica Quantitativa Elementar, Edgard Blücher Ltda, 1979. ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química, Bookman, 2006. SKOOG; WEST; HOLLER; CROUCH. Fundamentos de Química Analítica, Thomson, 2006. BROWN, T.; JR, LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química – a ciência central, Pearson Prentice Hall, 2007. Volumetria de Neutralização. Dispinível em < http://pt.shvoong.com/exact- sciences/chemistry/1709327-volumetria-neutralização/ >. Acesso em 23 Nov. 2010. Volumetria de Precipitação. Disponivel em < http://www.infopedia.pt/$volumetria-de- precipitação >. Acesso em 23 Nov. 2010. Método de Mohr. Disponivel em < http://www.infopedia.pt/$metodo-de-mohr >. Acesso em 23 Nov. 2010. Volumetria de Complexação. Disponivel em < http://pt.shvoong.com/exact- sciences/chemistry/1811572-volumetria-complexação/ >. Acesso Volumetria de Oridação-Redução. Disponivel em < http://pt.shvoong.com/exact- sciences/chemistry/1709397-volumetria-oxidação-redução/ >. Acesso em 23 Nov. 2010. O Sal. Disponivel em < http://www.viaki.com/home/saude/sal.php >. Acesso em 29 Nov. 2010. Figura 1 retirada de: BROWN, T.; JR, LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química – a ciência central, Pearson Prentice Hall, 2007, p. 128. Figura 2 retirada de: BROWN, T.; JR, LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química – a ciência central, Pearson Prentice Hall, 2007, p. 623. 26 Teste Q = 0,67  Como Q calculado é menor que Q tabelado, o valor 7,2 é aceito. Teste Q para o maior valor: Maior valor (x1) = 7,5 Valor mais próximo do maior valor (x2) = 7,4 Maior valor (x3) = 7,5 Menor valor (x4) = 7,2 Número de medidas (n) = 3 Para n = 3, quociente de rejeição com 90% de confiança (Q 90%) = 0,94 Teste Q = |x1 – x2| / |x3 – x4| Teste Q = |7,5 – 7,4| / |7,5 – 7,2| Teste Q = |0,1| / |0,3| Teste Q = 0,1 / 0,3 Teste Q = 0,33  Como Q calculado é menor que Q tabelado, o valor 7,5 é aceito.  Média entre os volumes totais de NaOH consumido: 1ª Titulação = 7,5 mL 2ª Titulação = 7,4 mL 3ª Titulação = 7,2 mL Média = 7,5 mL + 7,4 mL + 7,2 mL / 3 Média = 22,1 mL / 3 27 Média = 7,37 mL  Cálculo da concentração do ácido acetilsalicílico (AAS): Número de mol do NaOH: n = [NaOH] x V, onde n = número de mol do NaOH, [NaOH] = concentração do hidróxido de sódio e V = média dos volumes (em Litros) utilizado de NaOH nas titulações. n = [NaOH] x V n = 0,093 mol.L -1 x 0,00737 mL n = 0,00068541 mol Analisando a reação que foi descrita antes (CH3COOC6H4COOH(aq) + NaOH(aq) CH3COOC6H4COONa(aq) + H2O(l)), pode-se notar que 1 mol de CH3COOC6H4COOH neutraliza 1 mol de NaOH, ou seja, atinge o ponto de equivalência (ocorre quando a quantidade de titulante adicionado é a quantidade exata necessária para uma reação estequiométrica com o analito – o titulado. Portanto: 0,00068541 mol NaOH x 1 = 0,00068541 mol CH3COOC6H4COOH Assim: [AAS] = n / V, onde [AAS] = concentração do ácido acetilsalicílico, n = número de mol do CH3COOC6H4COOH e V = volume (em Litros) do ácido acetilsalicílico que se utilizou para as titulações. [AAS] = n / V [AAS] = 0,00068541 mol / 0,025 L [AAS] = 0,0274164 mol.L -1  Cálculo da concentração do ácido acetilsalicílico (AAS) no comprimido: 28 Sabe-se que a concentração do ácido acetilsalicílico (AAS) na solução é de 0,0274164 mol.L -1 , ou seja: 0,0274164 mol – 1000 mL x mol – 100 mL 1000x = 2,046 x = 2,74164 / 1000 x = 0,00274164 mol A massa molar (MM) do ácido acetilsalicílico é dada por: CH3COOC6H4COOH → C = 12 x 9 = 108 g.mol -1 → H = 1 x 8 = 8 g.mol -1 → O = 16 x 4 = 64 g.mol -1 CH3COOC6H4COOH = 180 g.mol -1 Portanto, temos que: 180 g – 1 mol – 1000 mL x g – 0,00274164 mol x = 0,4934952 g x = 493,5 mg Nota: o resultado encontrado de 493,5 mg é a quantidade de ácido acetilsalicílico que contém no comprimido de AAS analisado. B) Cálculos para a prática II: Teste Q para os volumes gastos de NaOH: 31 nT = 0,004485 mol nexc. = nº de mol do ácido em excesso nexc. = nNaOH = [NaOH] x VNaOH nexc. = 0,0919 mol.L -1 x 0,0193 L nexc. = 0,00177367 mol Conhecendo-se o nT e nexc. determina-se nreag. nreag. = nº de mol do ácido que reagiu com o Mg(OH)2 nreag. = nT – nexc. nreag. = 0,004485 – 0,00177367 nreag. = 0,00271133 mol Conhecendo-se nreag. do HCl calcula-se o nº de mol (n) do Ma(OH)2 nreag. do HCl que reagiu com o Mg(OH)2 = 2 x nMg(OH)2 1 mol de Mg(OH)2 – 2 mol de HCl x mol de Mg(OH)2 – nreag. de HCl 2x = 0,00271133 x = 0,00271133 / 2 x = 0,001355665 mol de Mg(OH)2 A massa molar (MM) do hidróxido de magnésio é dada por: Mg(OH)2 → Mg = 24,3 x 1 = 24,3 g.mol -1 → H = 1 x 2 = 2 g.mol -1 → O = 16 x 2 = 32 g.mol -1 32 Mg(OH)2 = 58,3 g.mol -1 Portanto, temos que: 58,3 g – 1 mol – 1000 mL x g – 0,001355665 mol x = 0,0790352695 g  Média entre as massas das amostras: Amostra I: 1,0162 g, Amostra II: 1,0033 g, Amostra III: 1,0005 g 1,0162 g + 1,0033 g + 1,0005 g / 3 3,02 / 3 1,0067 g Portanto, temos que, se em 1,0067 g de Leite de Magnésia temos 0,0790352695 g de hidróxido de magnésio, então em 100 g de Leite de Magnésia teremos: 1,0067 g – 0,0790352695 g (Mg(OH)2) 100 g – x g (Mg(OH)2) 1,0067x = 7,90352695 x = 7,90352695 / 1,0067 x = 7,85 g de Mg(OH)2 Nota: o resultado encontrado de 7,85 g é a quantidade de hidróxido de magnésio que contém no Leite de Magnésia analisado. C) Cálculos para a prática III: Preparou-se 100 mL de uma solução de NaCl 0,05 mol.L -1 : 33 - A massa molar (MM) do NaCl é 58,5 g.mol -1 , portanto, para o cálculo da massa que deverá ser utilizada para prepararmos uma solução 0,05 mol.L -1 de cloreto de sódio será: 1 mol – 58,5 g – 1000 mL 0,05 mol – x g – 1000 mL x = 2,925 g 2,925 g – 1000 mL x’ g – 100 mL x’ = 292,5 / 1000 x’ = 0,2925 g* *Pesou-se uma massa de 0,2978 g de NaCl. Preparou-se 100 mL de uma solução de AgNO3 0,05 mol.L -1 : - A massa molar (MM) do AgNO3 é 169,67 g.mol -1 , portanto, para o cálculo da massa que deverá ser utilizada para prepararmos uma solução 0,05 mol.L -1 de nitrato de prata será: 1 mol – 169,67 g – 1000 mL 0,05 mol – x g – 1000 mL x = 8,4835 g 8,4835 g – 1000 mL x’ g – 100 mL x’ = 848,35 / 1000 x’ = 0,84835 g* *Pesou-se uma massa de 0,8483 g de AgNO3. 36 Média entre os volumes gastos de AgNO3 = 10,4 mL Volume gasto de AgNO3 na prova em branco = 0,3 mL 10,4 mL – 0,3 mL 10,1 mL  Cálculo da concentração do AgNO3: Número de mol do NaCl: n = [NaCl] x V, onde n = número de mol do NaCl, [NaCl] = concentração do cloreto de sódio e V = volume (em Litros) utilizado de NaCl nas titulações. n = [NaCl] x V n = 0,05 mol.L -1 x 0,01 L n = 0,0005 mol Analisando a reação que foi descrita antes (AgNO3 + NaCl AgCl↓ + NaNO3), pode-se notar que 1 mol de NaCl reage com 1 mol de AgNO3, ou seja, atinge o ponto de equivalência (ocorre quando a quantidade de titulante adicionado é a quantidade exata necessária para uma reação estequiométrica com o analito – o titulado. Portanto: 0,0005 mol NaCl x 1 = 0,0005 mol AgNO3 Assim: [AgNO3] = n / V, onde [AgNO3] = concentração do nitrato de prata, n = número de mol do AgNO3 e V = volume (em Litros) gasto nas titulações (volume médio menos o volume da prova em branco). [AgNO3] = n / V [AgNO3] = 0,0005 mol / 0,0101 L [AgNO3] = 0,0495 mol.L -1 Nota: o resultado encontrado de 0,0495 mol.L -1 é a do nitrato de prata padronizada. 37 D) Cálculos para a prática IV: Teste Q para os volumes gastos de AgNO3: Titulação Volume de AgNO3 (mL) 1ª 35,6 2ª 33,4 3ª 32,5 Volume em ordem crescente: 32,5 mL; 33,4 mL; 35,6 mL Intervalo = final – inicial Intervalo = 35,6 – 32,5 Intervalo = 3,1 Teste Q para o menor valor: Menor valor (x1) = 32,5 Valor mais próximo do menor valor (x2) = 33,4 Maior valor (x3) = 35,6 Número de medidas (n) = 3 Para n = 3, quociente de rejeição com 90% de confiança (Q 90%) = 0,94 Teste Q = |x1 – x2| / |x3 – x1| Teste Q = |32,5 – 33,4| / |35,6 – 32,5| Teste Q = |-0,9| / |3,1| Teste Q = 0,9 / 3,1 Teste Q = 0,29 38  Como Q calculado é menor que Q tabelado, o valor 32,5 é aceito. Teste Q para o maior valor: Maior valor (x1) = 35,6 Valor mais próximo do maior valor (x2) = 33,4 Maior valor (x3) = 35,6 Menor valor (x4) = 32,5 Número de medidas (n) = 3 Para n = 3, quociente de rejeição com 90% de confiança (Q 90%) = 0,94 Teste Q = |x1 – x2| / |x3 – x4| Teste Q = |35,6 – 33,4| / |35,6 – 32,5| Teste Q = |0,2| / |0,7| Teste Q = 2,2 / 3,1 Teste Q = 0,71  Como Q calculado é menor que Q tabelado, o valor 35,6 é aceito.  Média entre os volumes totais de AgNO3 consumido: 1ª Titulação = 35,6 mL 2ª Titulação = 33,4 mL 3ª Titulação = 32,5 mL Média = 35,6 mL + 33,4 mL + 32,5 mL / 3 Média = 101,5 mL / 3 Média = 33,83 mL 41 Teste Q para o menor valor: Menor valor (x1) = 3,7 Valor mais próximo do menor valor (x2) = 4,1 Maior valor (x3) = 4,6 Número de medidas (n) = 3 Para n = 3, quociente de rejeição com 90% de confiança (Q 90%) = 0,94 Teste Q = |x1 – x2| / |x3 – x1| Teste Q = |3,7 – 4,1| / |4,6 – 3,7| Teste Q = |-0,4| / |0,9| Teste Q = 0,4 / 0,9 Teste Q = 0,44  Como Q calculado é menor que Q tabelado, o valor 3,7 é aceito. Teste Q para o maior valor: Maior valor (x1) = 4,6 Valor mais próximo do maior valor (x2) = 4,1 Maior valor (x3) = 4,6 Menor valor (x4) = 3,7 Número de medidas (n) = 3 Para n = 3, quociente de rejeição com 90% de confiança (Q 90%) = 0,94 Teste Q = |x1 – x2| / |x3 – x4| Teste Q = |4,6 – 4,1| / |4,6 – 3,7| 42 Teste Q = |0,5| / |0,9| Teste Q = 0,5 / 0,9 Teste Q = 0,56  Como Q calculado é menor que Q tabelado, o valor 4,6 é aceito.  Média entre os volumes totais de EDTA consumido: 1ª Titulação = 4,6 mL 2ª Titulação = 4,1 mL 3ª Titulação = 3,7 mL Média = 4,6 mL + 4,1 mL + 3,7 mL / 3 Média = 12,4 mL / 3 Média = 4,13 mL  Cálculo da dureza total da água: Massa molar do CaCO3 = 100,1 g.mol -1 Volume médio gasto de EDTA = 4,13 mL Número de mol do EDTA que reage: n = [EDTA] x V, onde n = número de mol do EDTA que reagiu, [EDTA] = concentração do EDTA que reagiu e V = volume médio (em Litros) utilizado de EDTA nas titulações. n = [EDTA] x V n = 0,01 mol.L -1 x 0,00413 L n = 0,0000413 mol n = 4,13 x 10 -5 mol 43 Assim: 1 mol de CaCO3 – 100,1 g – 1000 mL 4,13 x 10 -5 mol – x g 4,13 x 10 -3 g – 1000 mL = 4 ppm Nota: o resultado encontrado de 4 ppm é a quantidade de íons Ca 2+ e Mg 2+ presente na amostra de água analisada. F) Cálculos para a prática VI: Não necessitou-se fazer o Teste Q para os volumes gastos de KMnO4, pois os valores diferem de apenas 0,1 mL  Média entre os volumes totais de KMnO4 consumido: 1ª Titulação = 18,3 mL 2ª Titulação = 18,2 mL 3ª Titulação = 18,2 mL Média = 18,3 mL + 18,2 mL + 18,2 mL / 3 Média = 54,7 mL / 3 Média = 18,23 mL  Cálculo da porcentagem de peróxido de hidrogênio presente na água oxigenada: 1º) Número de mol do KMnO4 que reage: n = [KMnO4] x V, onde n = número de mol do KMnO4 que reagiu, [KMnO4] = concentração do KMnO4 que reagiu e V = volume médio (em Litros) utilizado de KMnO4 nas titulações. n = [KMnO4] x V n = 0,0199 mol.L -1 x 0,01823 L