Análise Volumétrica
Usa-se o volume gasto de uma solução
para saber a concentração de
determinado componente.
Componentes de uma Titulação
Titulante : Solução de concentração conhecida
O volume gasto na titulação é medido.
Titulado : Solução de concentração desconhecida
(contém o analito)
O volume é conhecido.
Requisitos para reações volumétricas
Os principais requisitos para uma reação
volumétrica são:
A reação possua uma grande constante de equilíbrio.
Processe rapidamente
Principais reações
As titulações mais comuns são baseadas em
reações de :
ácido-base
oxidação-redução
formação de complexo
precipitação.
Ponto de equivalência
O ponto de equivalência ocorre quando a
quantidade do titulante adicionado é a quantidade
exata necessária para uma reação estequiométrica
com titulado.
Exemplo: 1 mol de hidróxido de sódio (NaOH) reage
com 1 mol de ácido clorídrico (HCl).
1 NaOH + 1 HCl
NaCl + H2O
Se a solução desconhecida tiver 1mmol de HCl, o
ponto de equivalência é alcançado quando 1 mmol
de NaOH tiverem sido adicionaodos.
Ponto de final
O ponto de equivalência é o
resultado ideal (teórico) que
buscamos na titulação.
O que realmente medimos é o
ponto final que indicado pela
súbita
mudança
de
uma
propriedade física da solução
(geralmente a mudança de cor).
No
exemplo
anterior
a
titulação é feita na presença de
fenolftaleína, o aparecimento da
coloração rosa indicará o ponto
final da titulação;
Determinação do ponto final
Os métodos de determinação quando o constituinte
foi consumido:
(1) Detectar súbita mudança de na tensão ou corrente
entre um par de eletrodos.
(2) Observação de mudança de cor de um indicador*.
(3) Monitoramento da
espectrofotométrica.
mudança
de
absorvância
* Um indicador é um composto com uma propriedade física
(normalmente a cor) que muda abruptamente próximo ao ponto de
equivalência.
Ponto de equivalência & Ponto final
A diferença entre o ponto de equivalência e o ponto final
é o inevitável erro de titulação.
Pela escolha de uma propriedade física apropriada cuja
a mudança é facilmente observada, é possível o ponto
final ser muito próximo do ponto de equivalência.
É também usualmente possível estimar o erro de uma
titulação com uma titulação em branco, na qual o
mesmo procedimento é executado sem amostra.
Ex: Uma solução que não contém ácido oxálico é titulada
com MnO4- para ver quanto é necessário para formar um
cor púrpura observável. Esse volume é então subtraído
do volume observado.
Padrão Primário
A validade de um resultado analítico depende do
conhecimento da quantidade de um dos reagentes
usados.
A concentração do titulante é conhecida se o titulante
for preparado pela quantidade pesada de reagente puro
em volume conhecido de solução.
Nesse caso, chamamos de reagente primário, porque
ele é puro suficiente para ser pesado e usado
diretamente.
Um padrão primário deverá ter pureza ≥99,9%; não
deverá decompor sob estocagem normal, e deverá ser
estável.
Padronização
Em muitos casos o titulante não é disponível como
padrão primário.
Quando isso acontece devemos
titulante com um padrão primário.
padronizar
esse
Por esse procedimento (padronização) é possível
determinar a concentração do titulante para análise.
Dizemos então que o titulante é uma solução padrão.
Ex: O NaOH não é um padrão primário por isso é feito uma
padronização usando bfalato de sódio.
Exemplo de Titulação de retorno.
Em titulações diretas, o titulante é adicionado ao
titulado até que a reação esteja completa.
Algumas vezes é mais conveniente realizar uma
titulação de retorno, na qual um excesso conhecido de
um reagente padrão é adicionado à amostra.Então um
segundo reagente é usado para titular o excesso do
primeiro reagente.
Titulações de retorno são usadas quando o ponto final
da titulação de retorno é mais claro que da titulação
direta ou quando o excesso do primeiro reagente é
necessário para reação completa com amostra.
Exemplo de Titulação de retorno.
A titulação de uma amostra contendo ácido oxálico
usando permanganato de potássio é um exemplo de
reação direta.
Para a titulação indireta, um excesso conhecido de
permanganato é adicionado para consumir o ácido
oxálico.
Então o excesso de permanganato poderá ser titulado
com o padrão de Fe2+ para medir quanto de
permanganato sobrou após reação com o ácido oxálico.
1.Titulação direta
Titulante : Permanganato de potassío
O volume gasto na titulação é medido.
Titulado : ácido oxálico
O volume é conhecido.
2.Titulação Indireta
Titulante : ácido oxálico
O volume gasto na titulação é medido.
Titulado : excesso de permanganato
O volume é conhecido.
Exemplo Na determinação de ácido acético em amostra de vinagre,
foram gastos 10mL de solução de NaOH 0,1mol/L para titular 5mL de
vinagre. Qual a % de acido acetico nesse vinagre.
CH3COOH + NaOH
CH3COONa + H2O
massa molar acido acetico =60g/moL
Exemplo 1: Quantos mililitros de uma
solução de KMnO4 a 0,165 M são
necessários para reagir com 108 mL de
uma solução 0,165mol/L de ácido oxálico?
+5 H2C2O4+2 MnO4
PM:52g/mOl
-
+ 6 H+ 10CO2 + 2 Mn2+ + 8 H2O
ác.oxálico
Exemplo: O teor de cálcio da urina pode ser determinado pelo seguinte
procedimento:
Etapa1: O Ca 2+ é precipitado como oxalato de cálcio,Ca(C2O4), em uma
solução básica.
Ca 2+ + C2O42- Ca(C2O4).H2O
Etapa 2: Precipitado foi lavado com água gelada para remover o oxalato
livre, o sólido é dissolvido em ácido, o qual libera Ca 2+ e H2C2O4.
Etapa 3: O ácido oxálico é dissolvido é aquecido a 60oC e titulado com
permanganato de potássio padronizado até que seja observado a cor
púrpura indicativa do ponto final da reação:
5 H2C2O4+2 MnO4 - + 6 H+ 10CO2 + 2 Mn2+ + 8 H2O
Padronização: Suponha que 0,3562g de Na2C2O4, seja dissolvido em um
balão volumétrico de 250 mL . Se 10 mL dessa solução requerem 48,36mL
de solução de KMnO4 para ser titulado, encontre a molaridade da solução.
Dados :
Mass molar do Na2C2O4= 134,00 g/mol.
Análise de Nitrogênio pelo Método Kjedal
Desenvolvida em 1883, a análise de nitrogênio de Kjedal continua
sendo um dos métodos mais exatos e usados para determinação de
nitrogânio em substâncias como proteína, leite e farinhas.
1. O sólido é primeiramente digerido em ácido sulfúrico em ebulição, o
qual converte nitrogênio em íon amônio
Digestão de Kjedal: C, H, N NH4+ + CO2 + H2O
2. Completada a digestão, a solução contendo NH4+ torna-se básica e o
NH3 liberado é destilado para um recipiente com uma quantidade
conhecida de HCl.
Destilação do NH3 para a solução padrão de HCl: NH3(g) + H+ NH4+(g)
3. O excesso de HCl que não reagiu é titulado com NaOH padrão para
determinar o quanto de HCl foi consumido pela NH3.
Titulação do HCl que não reagiu com NaOH: H+ + OH- H2O
Aparato utilizado no Método Kjedal
Titulação por precipitação
Baseiam-se em reações de precipitações.
A detecção do ponto final normalmente é feita com
eletrodos indicadores ou dispersão de luz.
Como exemplo iremos ver as titulações
argentimétricas ( que usam íons prata,Ag+) :
1. Titulação de Volhard: formação de um complexo
solúvel colorido no ponto final
1. Titulação de Fajans: adsorção de um indicador
colorido ao precipitado no ponto final.
Titulação de Volhald
A titulação de Volhard é um procedimento atual para
titulação de Ag+. Para determinar o Cl- é necessário uma
titulação de retorno.
1.
Primeiro o Cl- é precipitado por uma quantidade em excesso
conhecida de uma solução-padrão de AgNO3.
Ag+ + Cl- AgCl(s)
2.
O AgCl é isolado, e o excesso de Ag+ é titulado com uma
solução padrão de KSCN na presença de Fe 3+.
Ag+ + SCN- AgSCN(s)
3. Quando todo o Ag+ tiver sido consumido, o SCN-reagirá Fe3+para
formar um complexo de cor vermelha, indicando o ponto final.
Fe3+ + SCN- FeSCN(s)
Titulação de Fajans
A titulação de Fajans usa um indicador de adsorção.
Geralmente é usado para AgCl o diclorofluresceína.
Ag+
Ag+
indicador
+ - + - + - + - Ag+
Ag+
- + - + - + - +
_
- + - + - + - Ag+
Ag+ +
- + - + - + - +
+ - + - + - + - Ag+
Ag+
Ag+
Amarelo esverdeada rosa
Encontrando o ponto final por
espalhamento de luz
A titulação de Volhard é um procedimento atual para
titulação de Ag+. Para determinar o Cl- é necessário uma
titulação de retorno.
1.
Primeiro o Cl- é precipitado por uma quantidade em excesso
conhecida de uma solução-padrão de AgNO3.
Ag+ + Cl- AgCl(s)
2.
O AgCl é isolado, e o excesso de Ag+ é titulado com uma
solução padrão de KSCN na presença de Fe 3+.
Ag+ + SCN- AgSCN(s)
3. Quando todo o Ag+ tiver sido consumido, o SCN-reagirá Fe3+para
formar um complexo de cor vermelha, indicando o ponto final.
Fe3+ + SCN- FeSCN(s)