Introdução aos métodos volumétricos de análise química

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
Volumetria
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-  FeSCN2vermelho
Volumetria
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
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
pH
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
VNaOH (mL)
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:
pH
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
VNaOH (mL)
Curvas de titulação
2- Adição de 10,0 e 24,9 mL de NaOH 0,100 M à solução:
VNaOH (mL)
pH
0
1,30
10,0
1,60
20,0
2,15
24,0
2,87
24,9
3,87
Curvas de titulação
2- Adição de NaOH 0,100 M à solução:
pH
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
VNaOH (mL)
Curvas de titulação
3- Ponto de equivalência:
pH
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
VNaOH (mL)
Curvas de titulação
4- Após o ponto de equivalência com adição de 25,1 mL de NaOH 0,100 M:
VNaOH (mL)
pH
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
Curvas de titulação
4- Após o ponto de equivalência com adição de 25,1 mL de NaOH 0,100 M:
pH
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
VNaOH (mL)
Escolha do indicador
pH
12
10
fenolftaleína
8,3-10,0
azul de bromotimol
6,2-7,6
verde de bromocresol
4,0-5,4
8
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
VNaOH (mL)