QUANTIFICAÇÃO DE ÁCIDOS FRACOS, ÁCIDOS FORTES, HALETOS E MISTURAS DE ÁCIDOS VIA TITULAÇÕES POTENCIOMÉTRICAS E CONDUTOMÉTRICAS. 1 - SUMÁRIO Neste experimento foram aplicados dois métodos eletroanalíticos com o objetivo de quantificar ácidos fracos, ácidos fortes, haletos e misturas de ácidos: a titulação potenciométrica e a titulação condutométrica. A potenciometria indireta foi empregada na quantificação de ácido acetilsalicílico em um comprimido comercial, e na determinação da concentração real de ácido sulfúrico numa solução dada −ambas utilizando uma solução padrão de NaOH como titulante. Quanto à titulação condutométrica, esta foi empregada em três análises quantitativas: na de ácido acetilsalicílico (também em um comprimido comercial), na quantificação de uma mistura de ácido clorídrico e ácido acético numa amostra fornecida −ambas utilizando solução padrão de NaOH –e, por último, na quantificação de NaCl numa solução dada, com solução padrão de AgNO 3 . Ao final das titulações, foram obtidos os valores de potencial e pH por potenciometria, e valores de condutividade por condutometria. Com estes resultados foram utilizados os métodos da primeira e segunda derivada, para a potenciometria, e o método das tangentes, para a condutometria. Desse modo, foi possível determinar o volume de titulante gasto no ponto de equivalência de cada reação e, assim, foram obtidas as concentrações reais das soluções tituladas. 2 –INTRODUÇÃO Titulações condutométricas e potenciométricas são métodos eletroanalíticos indiretos, ou seja, os resultados são obtidos através de um equipamento de medida. Através do emprego desses métodos é possível detectar, satisfatoriamente, o ponto final de determinadas reações. A detecção do ponto de equivalência é obtida por meio da observação da mudança abrupta da força eletromotriz (f.e.m) em relação ao volume de titulante (desde que a concentração deste seja exatamente conhecida). Dessa maneira, e fazendo-se as conversões necessárias, pode-se determinar o volume gasto de titulante no ponto de equivalência e, consequentemente, a concentração desconhecida do analito. 2.1 –Titulações Potenciométricas A potenciometria pode ser definida como o conjunto de métodos quantitativos instrumentais destinados à determinação de concentrações e atividades de espécies iônicas em solução, mediante medidas de variação do pH e das diferenças de potenciais (E) de uma pilha ou célula eletroquímica constituída pela associação de dois eletrodos, sendo um de referência e outro indicador, imersos na solução em estudo 1 .Sendo assim, a potenciometria é uma aplicação analítica direta da equação de Nernst, que permite a medição dos potenciais de eletrodos não polarizados, em condições nulas de corrente elétrica 2 . A equação a seguir refere-se à lei de Nernst: E= potencial do sistema em estudo (mV), medido experimentalmente E° = potencial-padrão de eletrodo (298 K, 1 atm, 1 mol/L) R = constante dos gases ideais = 8,314.10 -2 J K -1 mol -1 T = temperatura, em K n = número de elétrons transferidos entre as espécies químicas F = constante de Faraday = 96493 C mol -1 ln = 2,303 log aM +n = atividade M +n ≈ concentração M +n (mol/L) em soluções diluídas
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QUANTIFICAÇÃO DE ÁCIDOS FRACOS, ÁCIDOS FORTES, HALETOS EMISTURAS DE ÁCIDOS VIA TITULAÇÕES POTENCIOMÉTRICAS E
CONDUTOMÉTRICAS.
1 - SUMÁRIO
Neste experimento foram aplicados dois métodos eletroanalíticos com o objetivo dequantificar ácidos fracos, ácidos fortes, haletos e misturas de ácidos: a titulação potenciométricae a titulação condutométrica.
A potenciometria indireta foi empregada na quantificação de ácido acetilsalicílico em umcomprimido comercial, e na determinação da concentração real de ácido sulfúrico numa soluçãodada − ambas utilizando uma solução padrão de NaOH como titulante. Quanto à titulaçãocondutométrica, esta foi empregada em três análises quantitativas: na de ácido acetilsalicílico(também em um comprimido comercial), na quantificação de uma mistura de ácido clorídrico eácido acético numa amostra fornecida − ambas utilizando solução padrão de NaOH – e, porúltimo, na quantificação de NaCl numa solução dada, com solução padrão de AgNO3.
Ao final das titulações, foram obtidos os valores de potencial e pH por potenciometria, evalores de condutividade por condutometria. Com estes resultados foram utilizados os métodosda primeira e segunda derivada, para a potenciometria, e o método das tangentes, para acondutometria. Desse modo, foi possível determinar o volume de titulante gasto no ponto deequivalência de cada reação e, assim, foram obtidas as concentrações reais das soluçõestituladas.
2 – INTRODUÇÃO
Titulações condutométricas e potenciométricas são métodos eletroanalíticos indiretos, ouseja, os resultados são obtidos através de um equipamento de medida. Através do emprego
desses métodos é possível detectar, satisfatoriamente, o ponto final de determinadas reações.A detecção do ponto de equivalência é obtida por meio da observação da mudança abrupta
da força eletromotriz (f.e.m) em relação ao volume de titulante (desde que a concentração desteseja exatamente conhecida). Dessa maneira, e fazendo-se as conversões necessárias, pode-sedeterminar o volume gasto de titulante no ponto de equivalência e, consequentemente, aconcentração desconhecida do analito.
2.1 – Titulações PotenciométricasA potenciometria pode ser definida como o conjunto de métodos quantitativos instrumentais
destinados à determinação de concentrações e atividades de espécies iônicas em solução,
mediante medidas de variação do pH e das diferenças de potenciais (E) de uma pilha ou célulaeletroquímica constituída pela associação de dois eletrodos, sendo um de referência e outroindicador, imersos na solução em estudo1. Sendo assim, a potenciometria é uma aplicaçãoanalítica direta da equação de Nernst, que permite a medição dos potenciais de eletrodos nãopolarizados, em condições nulas de corrente elétrica2. A equação a seguir refere-se à lei deNernst:
E= potencial do sistema em estudo (mV), medido experimentalmente
Esta equação fornece uma relação simples entre o potencial relativo de um eletrodo e aconcentração das espécies iônicas correspondentes em solução2. Portanto, utilizando aequação de Nernst e o valor de E medido experimentalmente com um potenciômetro e eletrodosadequados, determina-se a concentração de íons do analito [M+n], em mol/L, na soluçãoanalisada.
O eletrodo que está em contato com a solução de concentração desconhecida que se quermedir, é chamado de eletrodo indicador. O eletrodo que está em contato com a solução deconcentração conhecida é chamado de eletrodo de referência. Toda medida de potencial é na
verdade uma diferença de potencial com relação a uma referência. Assim, tem-se um eletrodode referência com um potencial conhecido, constante e independente da composição da soluçãodo íon analito ou de outros íons presentes nesta solução; e um eletrodo indicador, quedesenvolve um potencial proporcional à atividade do íon analito3. Então, todas as mediçõespotenciométricas podem ser resumidas na equação abaixo:
Eobservado = potencial indicado pelo
potenciômetro;
Eindicador = potencial do eletrodo indicador;
Ereferência = potencial do eletrodo de referência.
O eletrodo indicador mais utilizado é o demembrana de vidro, que serve para quantificar íonsH+ e alguns outros cátions monovalentes. Quandoimerso em solução estabelece uma função linearentre o potencial do eletrodo e a concentração deíons H+ em solução. Dessa forma, é possível medirdiretamente os valores de pH. Os eletrodos dereferência e indicador podem ser construídos nummesmo corpo, como é o caso do eletrodo demembrana de vidro, ilustrado na Figura 1.
O ponto final da titulação pode ser encontradograficamente pelos métodos da primeira derivada(Figura 2) representado pelo pico do gráfico; e dasegunda derivada (Figura 3) representado pelo pontode intersecção da curva com o eixo das abscissas,sendo a determinação do volume por este métodomais exata.
Figura 2 – Curva da primeira derivada natitulação potenciométrica.
Figura 3 – Curva da segunda derivada natitulação potenciométrica.
2.2 – Titulações Condutométricas
A condutometria relativa, ou titulação condutométrica, baseia-se na substituição de íons quetem certa condutividade, por outros com condutividade diferente. Por exemplo: na adição deuma base a um ácido forte, a condutância diminui devido à substituição do íon hidrogênio, dealta condutividade, por outro cátion, de condutividade diferente.3
Figura 1 – Eletrodo de vidro combinado.Eletrodo indicador de vidro e eletrodo dereferência de prata/cloreto de prata, montadosem um único corpo.
Para a condutometria, são utilizados dois eletrodos de platina de mesmo tamanho e forma,revestidos na face interna por uma fina camada de negro de platina (platina reduzida). Estaslâminas estão a uma distância fixa entre si e protegidas por um tubo de vidro. A grandeza a sermedida, neste caso, é a condutância da solução, que traduz a maior ou menor facilidade comque uma solução conduz corrente elétrica. Ao contrário do que se observa no emprego dométodo potenciométrico indireto, as medições condutométricas nasvizinhanças do ponto de equivalência não têm grande significadoneste caso, devido à hidrólise, dissociação ou solubilidade dos
produtos da reação, pois as curvas têm uma parte encurvadaneste ponto. Portanto, os métodos condutométricos podem seraplicados quando os métodos visuais ou potenciométricos nãoresultarem em dados satisfatórios.
No decorrer de uma reação de neutralização ou deprecipitação, espera-se que ocorra uma variação nos valores decondutância (descontinuidade no gráfico) e, baseando-se nestavariação, o ponto final pode ser determinado. Quanto mais agudofor o ângulo de intersecção entre as curvas plotadas nos gráficos:condutância x volume de titulante (figura 4), maior será a exatidãodo método.
3 – MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 – Materiais- Almofariz com pistilo;- Balão Volumétrico de 200 mL;- Bastão de Vidro;- Béqueres de 100 mL, 150 mL (fundo), 250 mL e 500 mL;- Bico de Bunsen, tripé e tela de amianto;- Buretas de 50 mL;- Espátula de porcelana;- Papel absorvente macio;- Pipetadores de borracha;- Pipetas volumétricas de 25 mL e 50 mL;- Pissete;- Proveta de 25 mL;- Vidro de Relógio.
3.2 – Equipamentos- Agitadores Magnéticos e barras magnéticas (peixinhos);
Marca: Quimis ® ; Modelo: Q221M.
- Balança Analítica.Marca: Gehaka; Modelo: AG200.
- Condutivímetro equipado com cela de condutividade de platina;Marca: Digimed; Modelo: DM-32.
- Potenciômetro equipado com eletrodo de membrana de vidro;Marca: Digimed; Modelo: DM-22.
Solução contendo uma mistura de HCl (Ácido Clorídrico) e HAc (Ácido Acético);
Solução contendo NaCl (Cloreto de Sódio).
3.4 – MétodosA fim de garantir-se uma melhor qualidade na realização do experimento, os materiais
citados no item 3.1 foram previamente limpos, de acordo com as exigências adequadas acada material. Além disso, o potenciômetro e o condutivímetro usados nesse experimentoapresentam calibração e check automáticos, dispensando assim qualquer calibração manualprévia dos mesmos.
3.4.1 – Preparo da Amostra de AAS (ácido acetilsalicílico)
Quatro comprimidos comerciais de ácido acetilsalicílico foram triturados, através de umalmofariz com pistilo, previamente limpos e secos. Desta amostra pulverizada, pesou-se uma
massa de cerca de 2g com incerteza de ≈ 0,0001g, esta medida foi feita em um béquer de 250mL e por meio de uma balança analítica devidamente tarada.
Considerando-se que o AAS é praticamente insolúvel em água à temperatura ambiente, esolúvel em água quente e em etanol, foram adicionados 100 mL de água destilada e 50 mL deetanol à massa de AAS contida no béquer; esta adição foi acompanhada de agitação com umbastão de vidro, e de posterior aquecimento. O aquecimento da mistura foi realizado com oemprego do conjunto: tripé, tela de amianto e bico de Bunsen. Além disso, houve um controle doaquecimento para que não ocorresse fervura da solução, a qual acarretaria na dissoluçãoincorreta da amostra de AAS.
A mistura foi deixada na bancada para promover seu resfriamento até a temperatura
ambiente.A suspensão obtida foi transferida quantitativamente para um balão volumétrico de 200 mL(com o auxílio de pequenas porções de uma mistura 1:1 de água destilada e etanol), e o volumedo mesmo foi completado com água destilada, acertando corretamente o menisco. Finalmente,promoveu-se a homogeneização da mistura.
3.4.2 – Titulação potenciométrica de AAS com solução padrão de NaOH
Uma bureta de 50 mL, previamente limpa e rinsada, teve seu volume completado com asolução padrão de NaOH.
Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, juntamente com um pipetador de plástico, uma
alíquota de 50 mL da suspensão preparada no item 3.4.1, de concentração desconhecida, foitransferida para um béquer fundo de 150 mL. Colocou-se uma barra magnética (peixinho) nointerior do béquer, e o mesmo foi posicionado sobre a placa de agitação − a qual foiposteriormente ajustada para promover uma velocidade de 650 rpm.
O eletrodo de membrana de vidro foi lavado com jatos de água destilada de um pissete, esuas paredes foram cuidadosamente secas com um papel absorvente, evitando-se possíveisatritos. O eletrodo foi então posicionado no meio titulado, de forma que seu bulbo ficassetotalmente imerso no meio líquido, mas sem encostar nas paredes do béquer nem na barramagnética em movimento; vale ressaltar também que é necessário um cuidado para que bolhasde ar, provenientes da agitação, não entrem em contato com bulbo do eletrodo, a fim de evitar-
se a instabilidade nas leituras potenciométricas. Assim, a bureta foi ajustada sobre o béquerpara permitir a titulação potenciométrica. O esquema montado é ilustrado na figura 5, e oeletrodo pode ser visualizado na figura 6.
A titulação potenciométrica foi realizada de acordo com a tabela 1:
Adições de solução padrão de NaOH à alíquota da amostra de AAS
Volume total da solução de NaOH (bureta) Volume de NaOH a ser adicionado
0,00 a 15,00 mL De 1,00 em 1,00 mL15,00 a 25,00 mL De 0,50 em 0,50 mL25,00 a 40,00 mL De 1,00 em 1,00 mL
Como a diferença de potencial é gerada devido à formação de uma pilha, é necessárioesperar que o equilíbrio químico tenha sido atingido após cada adição da solução titulante, paraentão ler os valores de pH e potencial indicados pelo potenciômetro.
LEGENDA:
1) Leitor digital de pH epotencial;
2) Suporte com braçoarticulado;
3) Eletrodo de membrana devidro;
4) Bureta de 50 mL,contendo a soluçãopadrão de NaOH;
5) Béquer de 150 mL,contendo a alíquota a sertitulada;
6) Agitador magnético.
Figura 5 – Foto obtida no laboratório durante a realização do
experimento. Esquematização dos itens 3.4.2 e 3.4.3.
Figura 6 – Eletrodo de membrana de vidro. Detalhe: bulbo doeletrodo. Foto obtida no laboratório durante a realização doexperimento.
Ao fim de todas as leituras potenciométricas, o eletrodo foi retirado da mistura contida nobéquer, lavado com jatos de água destilada e deixado em repouso na solução dearmazenamento adequada, para posterior utilização no item 3.4.3.
Com os dados obtidos foi possível obter-se a concentração real (%m/m) de AAS presente naamostra inicial, através da utilização de recursos matemáticos e gráficos.
3.4.3 – Titulação potenciométrica de H2SO4 com solução padrão de NaOH
A bureta utilizada no item 3.4.2 teve seu volume novamente completado com a soluçãopadrão de NaOH.
Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, juntamente com um pipetador de plástico, uma
alíquota de 25 mL da solução de H2SO4, de concentração desconhecida, foi transferida para umbéquer fundo de 150 mL, ao qual foram adicionados 25 mL de água destilada, com o empregode uma proveta graduada. Colocou-se uma barra magnética (peixinho) no interior do béquer, e omesmo foi posicionado sobre a placa de agitação − a qual foi posteriormente ajustada parapromover uma velocidade de 450 rpm.
O eletrodo de membrana de vidro foi lavado com jatos de água destilada de um pissete, esuas paredes foram cuidadosamente secas com um papel absorvente, evitando-se possíveisatritos. O eletrodo foi então posicionado no meio titulado, de forma que seu bulbo ficassetotalmente imerso no meio líquido, mas sem encostar nas paredes do béquer nem na barramagnética em movimento; vale ressaltar também que é necessário um cuidado para que bolhasde ar, provenientes da agitação, não entrem em contato com bulbo do eletrodo, a fim de evitar-se a instabilidade nas leituras potenciométricas. Assim, a bureta foi ajustada sobre o béquerpara permitir a titulação potenciométrica (ilustração na figura 5).
A titulação potenciométrica foi realizada de acordo com a tabela 2:
TABELA 2
Adições de solução padrão de NaOH à alíquota da solução de H2SO4.
Volume total da solução de NaOH (bureta) Volume de NaOH a ser adicionado
0,00 a 10,00 mL De 1,00 em 1,00 mL10,00 a 30,00 mL De 0,50 em 0,50 mL
30,00 a 40,00 mL De 1,00 em 1,00 mL
Após cada adição da solução padrão ao meio titulado, esperou-se por alguns segundosantes de anotar os valores de pH e potencial, a fim de obter a estabilização das medidaspotenciométricas.
Ao fim de todas as leituras potenciométricas, o eletrodo foi retirado da mistura contida nobéquer, lavado com jatos de água destilada e deixado em repouso na solução dearmazenamento adequada.
Com os dados obtidos foi possível obter-se a concentração real (mol.L-1) da solução deH2SO4, através da utilização de recursos matemáticos e gráficos.
3.4.4 – Titulação condutométrica de AAS com solução padrão de NaOH
Uma bureta de 50 mL, previamente limpa e rinsada, teve seu volume completado com asolução padrão de NaOH.
Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, juntamente com um pipetador de plástico, umaalíquota de 50 mL da suspensão preparada no item 3.4.1, de concentração desconhecida, foitransferida para um béquer fundo de 150 mL. Colocou-se uma barra magnética (peixinho) nointerior do béquer, e o mesmo foi posicionado sobre a placa de agitação − a qual foiposteriormente ajustada para promover uma velocidade de 650 rpm.
A cela de condutividade foi lavada com jatos de água destilada de um pissete, e foicuidadosamente balançada para a retirada de gotículas de água. A cela foi então posicionada nomeio titulado, de forma que as placas de platina ficassem totalmente imersas no meio líquido,mas sem encostar nas paredes do béquer nem na barra magnética em movimento; valeressaltar também que é necessário um cuidado para que bolhas de ar, provenientes da agitação,não entrem em contato com as placas da cela, a fim de evitar-se a instabilidade nas leituras
condutométricas. Assim, a bureta foi ajustada sobre o béquer para permitir a titulaçãocondutométrica. Este esquema de montagem é ilustrado na figura 7, e a cela de placas deplatina pode ser visualizada na figura 8.
A titulação condutométrica foi realizada de acordo com a tabela 3:
TABELA 3
Adições de solução padrão de NaOH à alíquota da amostra de AAS.
Volume total da solução de NaOH (bureta) Volume de NaOH a ser adicionado
0,00 a 40,00 mL De 1,00 em 1,00 mL
Após cada adição da solução padrão ao meio titulado, esperou-se por alguns segundosantes de anotar os valores de condutividade, a fim de obter a estabilização das medidascondutométricas.
LEGENDA:
1) Leitor digital de
condutividade;2) Suporte com braço
articulado;
3) Cela de condutividade deplatina;
4) Bureta de 50 mL,contendo a soluçãopadrão de NaOH;
5) Béquer de 150 mL,contendo a alíquota a sertitulada;
6) Agitador magnético.
Figura 7 – Foto obtida no laboratório durante a realização doexperimento. Esquematização dos itens 3.4.4, 3.4.5 e 3.4.6 .
Figura 8 – Cela de condutividade de platina. Detalhe: placas deplatina. Foto obtida no laboratório durante a realização doexperimento. .
Ao fim de todas as leituras condutométricas, a cela foi retirada da mistura contida no béquer,lavada com jatos de água destilada e deixada em repouso na solução de armazenamentoadequada, para posterior utilização nos itens 3.4.5 e 3.4.6.
Com os dados obtidos foi possível obter-se a concentração real (%m/m) de AAS presente naamostra inicial, através da utilização de recursos matemáticos e gráficos.
3.4.5 – Titulação condutométrica de uma mistura de HCl e HAc (ácido acético) comsolução padrão de NaOH
A bureta utilizada no item 3.4.4 teve seu volume novamente completado com a soluçãopadrão de NaOH.
Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, juntamente com um pipetador de plástico, umaalíquota de 25 mL da solução contendo uma mistura de HCl e HAc, de concentraçãodesconhecida, foi transferida para um béquer fundo de 150 mL. E, ao conteúdo deste béquer,foram adicionados 25 mL de água destilada, também com o auxílio de uma pipeta volumétricalimpa e um pipetador de plástico. Posteriormente, colocou-se uma barra magnética (peixinho) nointerior do béquer, e o mesmo foi posicionado sobre a placa de agitação − a qual foi ajustadapara promover uma velocidade de 450 rpm.
A cela de condutividade foi lavada com jatos de água destilada de um pissete, e foicuidadosamente balançada para a retirada de gotículas de água. A cela foi então posicionadano meio titulado, de forma que as placas de platina ficassem totalmente imersas no meio líquido,mas sem encostar nas paredes do béquer nem na barra magnética em movimento; valeressaltar também que é necessário um cuidado para que bolhas de ar, provenientes da agitação,não entrem em contato com as placas da cela, a fim de evitar-se a instabilidade nas leiturascondutométrica. Assim, a bureta foi ajustada sobre o béquer para permitir a titulaçãocondutométrica (ilustração na figura 7).
A titulação condutométrica foi realizada de acordo com a tabela 4:
TABELA 4
Adições de solução padrão de NaOH à alíquota da solução contendo uma mistura deHCl e HAc.
Volume total da solução de NaOH (bureta) Volume de NaOH a ser adicionado
0,00 a 40,00 mL De 1,00 em 1,00 mL
Após cada adição da solução padrão ao meio titulado, esperou-se por alguns segundosantes de anotar os valores de condutividade, a fim de obter a estabilização das medidascondutométricas.
Ao fim de todas as leituras condutométricas, a cela foi retirada da mistura contida no béquer,lavada com jatos de água destilada e deixada em repouso na solução de armazenamentoadequada, para posterior utilização no item 3.4.6.
Com os dados obtidos foi possível obter-se a concentração real (%m/m) dos dois ácidospresentes na solução fornecida, através da utilização de recursos matemáticos e gráficos.
3.4.6 – Titulação condutométrica de uma solução de NaCl com solução padrão deAgNO3
Uma bureta de 50 mL, previamente limpa e rinsada, teve seu volume completado com asolução padrão de AgNO3.
Com o auxílio de uma pipeta volumétrica e um pipetador de plástico, uma alíquota de 25 mLda solução de NaCl, de concentração desconhecida, foi transferida para um béquer fundo de150 mL. E, ao conteúdo deste béquer, foram adicionados 25 mL de água destilada, também como auxílio de uma pipeta volumétrica limpa e um pipetador de plástico. Posteriormente, colocou-
se uma barra magnética (peixinho) no interior do béquer, e o mesmo foi posicionado sobre aplaca de agitação − a qual foi ajustada para promover uma velocidade de 450 rpm.
A cela de condutividade foi lavada com jatos de água destilada de um pissete, e foicuidadosamente balançada para a retirada de gotículas de água. A cela foi então posicionada nomeio titulado, de forma que as placas de platina ficassem totalmente imersas no meio líquido,mas sem encostar nas paredes do béquer nem na barra magnética em movimento; valeressaltar que é necessário um cuidado para que bolhas de ar, provenientes da agitação, nãoentrem em contato com as placas da cela, a fim de evitar-se a instabilidade nas leituras
condutométricas. Assim, a bureta foi ajustada sobre o béquer para permitir a titulaçãocondutométrica (ilustração na figura 7).
A titulação condutométrica foi realizada de acordo com a tabela 5:
TABELA 5
Adições de solução padrão de AgNO3 à alíquota da solução de NaCl.
Volume total da solução de AgNO3 (bureta) Volume de AgNO3 a ser adicionado
0,00 a 40,00 mL De 1,00 em 1,00 mL
Após cada adição da solução padrão ao meio titulado, esperou-se por alguns segundosantes de anotar os valores de condutividade, a fim de obter a estabilização das medidascondutométricas.
Ao fim de todas as leituras condutométricas, a cela foi retirada da mistura contida no béquer,lavada com jatos de água destilada e deixada em repouso na solução de armazenamentoadequada.
Com os dados obtidos foi possível obter-se a concentração real (mol.L-1) de NaCl presentena solução fornecida, através da utilização de recursos matemáticos e gráficos.
4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 – Resultados
4.1.1 – Titulação potenciométrica de AAS com solução padrão de NaOH (0,1057M)Na titulação do Ácido Acetilsalicílico com Hidróxido de Sódio ocorre a seguinte reação:
Através dos dados obtidos foram plotados dois gráficos. O gráfico 1 relaciona a variação dopH da solução em função do volume de titulante adicionado; já o gráfico 2 relaciona a variaçãodo potencial em função do volume de NaOH. É possível notar que não houve diferençasignificativa na faixa de volume onde ocorre o ponto de equivalência, ou seja, houve uma bruscavariação do pH (gráfico 1) da solução para uma adição mínima de volume do titulante.
4.1.1.1 – Determinação da concentração de AAS na amostra inicial
Para se determinar a concentração de AAS na amostra inicial, é necessário conhecer ovolume adicionado de NaOH no ponto de equivalência. A determinação deste volume pode serfeita por diferentes métodos, como por exemplo: o método dos círculos concêntricos, o métododas tangentes, etc. Mas, neste caso, foram usados os seguintes:
Método da Primeira Derivada:
Este método analítico baseia-se em calcular a primeira derivada, ou seja, dpH/dV edε/dV, para os dados obtidos experimentalmente, em relação a um volume médio. Isso éfeito a fim de se obter o pico do gráfico, que corresponde ao volume real de titulanteadicionado ao meio titulado e, consequentemente, corresponde ao ponto de equivalência.
Método da Segunda Derivada:
Baseia-se em calcular a segunda derivada, ou seja, d2pH/dV2 e d2ε/dV2, para osdados obtidos no experimento. Neste caso, o ponto de equivalência corresponde ao pontoonde a curva intercepta o eixo da abscissa.
Vale ressaltar que o método da segunda derivada tem precisão elevada em
relação ao método da primeira derivada . Portanto, após a aplicação do método daprimeira derivada, é comum que se recorra ao método da segunda derivada afim de seobter um resultado mais preciso.
Assim, na tabela 7 encontram-se os valores da primeira e segunda derivadas em relaçãoao pH. E seus respectivos gráficos − 3 e 4 − foram construídos para a determinação do volumede NaOH no ponto de equivalência.
De maneira análoga, a tabela 8 apresenta os valores da primeira e segunda derivadas emfunção do potencial. E seus respectivos gráficos – 5 e 6 – permitem a determinação do volumede NaOH no ponto final da titulação.
TABELA 7
Aplicação dos métodos da primeira e segunda derivadas em função do pH para atitulação: AAS x NaOH
Através dos dados obtidos foram plotados dois gráficos. O gráfico 7 relaciona a variação dopH da solução em função do volume de titulante adicionado; já o gráfico 8 relaciona a variaçãodo potencial em função do volume de NaOH. É possível notar que não houve diferençasignificativa na faixa de volume onde ocorre o ponto de equivalência, ou seja, houve uma bruscavariação do pH (gráfico 7) da solução para uma adição mínima de volume do titulante.
Gráfico 7: Curva obtida para os valores de pH em função do volume de titulante adicionado(H2SO4 x NaOH)
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
-
3 , 0 0
6 , 0 0
9 , 0 0
1 1 , 0 0
1 2 , 5 0
1 4 , 0 0
1 5 , 5 0
1 7 , 0 0
1 8 , 5 0
2 0 , 0 0
2 1 , 5 0
2 3 , 0 0
2 4 , 5 0
2 6 , 0 0
2 7 , 5 0
2 9 , 0 0
3 1 , 0 0
3 4 , 0 0
3 7 , 0 0
4 0 , 0 0
p H
Volume de NaOH [mL]
Curva de titulação potenciométrica de ácidosulfúrico com solução padrão de NaOH - pH
Gráfico 8: Curva obtida para os valores de potencial em função do volume de titulante adicionado(H2SO4 x NaOH)
4.1.2.1 – Determinação da concentração de H2SO4 na solução fornecida
Para se determinar a concentração de H2SO4 na solução analisada, é necessárioconhecer o volume adicionado de NaOH no ponto de equivalência. A determinação destevolume pode ser feita pelos métodos descritos no item 4.1.1.1.
Assim, na tabela 10 encontram-se os valores da primeira e segunda derivadas em relaçãoao pH. E seus respectivos gráficos − 9 e 10 − foram construídos para a determinação do volumede NaOH no ponto de equivalência.
De maneira análoga, a tabela 11 apresenta os valores da primeira e segunda derivadas
em função do potencial. E seus respectivos gráficos – 11 e 12 – permitem a determinação dovolume de NaOH no ponto final da titulação.
TABELA 10
Aplicação dos métodos da primeira e segunda derivadas em função do pH para atitulação: H2SO4 x NaOH
A tabela 11 apresenta os valores de condutividade encontrados, experimentalmente, paraessa titulação. Além disso, a tabela referida também mostra os valores de condutividadecorrigida, sendo que estes foram calculados pelo efeito da diluição em função da adição inicial
de água e das alíquotas de titulante:Kcorrigida = Kmedida (Vtotal / Valíq.titulada)
Em que:
Vtotal = Valíq.titulada + VNaOH adicionado
TABELA 11
Titulação condutométrica de AAS com padrão NaOH 0,1057M
(Valiq. titulada =50,00mL)V(NaOH)[mL] Condutividade [µS/cm] Vtotal K corrigido
Através dos dados obtidos foi construído o gráfico 13, que relaciona a variação dacondutividade (corrigida) em função do volume de titulante adicionado.
Gráfico 13: Curva da condutividade corrigida em função do volume adicionado de titulante (AASxNaOH).
0,0
1000,0
2000,0
3000,0
4000,0
5000,0
6000,0
7000,0
8000,0
9000,0
1 , 0 0
3 , 0 0
5 , 0 0
7 , 0 0
9 , 0 0
1 1 , 0 0
1 3 , 0 0
1 5 , 0 0
1 7 , 0 0
1 9 , 0 0
2 1 , 0 0
2 3 , 0 0
2 5 , 0 0
2 7 , 0 0
2 9 , 0 0
3 1 , 0 0
3 3 , 0 0
3 5 , 0 0
3 7 , 0 0
3 9 , 0 0
4 1 , 0 0
C o n d u t i v i d
a d e [ µ S / c m ]
Volume de NaOH, em mL
Curva da titulação condutométrica de AAS
com solução padrão de NaOH com valores deK corrigidos
4.1.3.1 – Determinação da concentração de AAS na amostra inicial
Para se determinar a concentração de AAS na amostra inicial, é necessário conhecer ovolume adicionado de NaOH no ponto de equivalência. A determinação deste volume pode serfeita, neste caso, pelo método das tangentes.
O Método das tangentes consiste em traçar retas tangentes no (nos) ponto (pontos) demínimo que aparecem na curva de titulação condutométrica, e obter-se o ponto de intersecçãodas mesmas, que corresponde então ao ponto de equivalência da reação.
Usando-se este método, foi possível obter o volume de NaOH no ponto de equivalência datitulação referida (gráfico 14), e, consequentemente, calculou-se o teor (%m/m) de AAS naamostra inicial.
Gráfico 14: Aplicação do Método das Tangentes para a titulação condutométrica AASxNaOH.
Através do gráfico acima, obteve-se o volume de NaOH gasto no ponto de equivalência:
A massa obtida anteriormente equivale a massa de ácido acetil salicílico existente em 1comprimido, mas como foram triturados quatro comprimidos, a massa total do principio ativo éde 1664,4936mg, ou:
Portanto o teor de ácido acetilsalisílico no comprimido de Doril ® será:
4.1.4 – Titulação condutométrica de uma mistura de HCl e HAc (ácido acético) comsolução padrão de NaOH
Na titulação da mistura de Ácido Acético e Ácido Clorídrico com Hidróxido de Sódio ocorremas seguintes reações:
CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → NaCH3COO-(aq) + H20(l)
NaCH3COO-(aq) → Na+
(aq) + CH3COO-(aq)
Como o Na+ é uma partícula neutra do ponto de vista ácido-base (cátion de uma base fortenão hidrolisa), apenas o CH3COO- (ânion de um ácido fraco) sofrerá hidrólise, como mostradoabaixo:
CH3COO-(aq) + H2O(l) → CH3COOH(aq) + OH-
As hidroxilas (OH-) aumentarão o pH da solução pois irão reagir com H3O+ pela equação:
OH-(aq) + H3O
+(aq) → 2H2O(l)
O Na+ e Cl- resultante da reação entre o ácido forte HCl (ácido clorídrico) e a base forte(hidróxido de sódio) são considerados íons neutros em solução, pois não sofrem hidrólise ácidaou básica.
HCl(aq) + NaOH(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq) + H3O
+(l)
A tabela 12 apresenta os valores de condutividade encontrados, experimentalmente, paraessa titulação. Além disso, a tabela referida também mostra os valores de condutividadecorrigida, sendo que estes foram calculados pelo efeito da diluição em função da adição inicialde água e das alíquotas de titulante:
Através dos dados obtidos foi construído o gráfico 15, que relaciona a variação da
condutividade (corrigida) em função do volume de titulante adicionado.
Gráfico 15: Curva da condutividade corrigida em função do volume adicionado de titulante(HClxHAcxNaOH).
4.1.4.1 – Determinação das concentrações (mol.L-1) de HCl e HAc na solução fornecida
Para se determinar as concentrações de HCl e HAc na solução fornecida, é necessárioconhecer o volume adicionado de NaOH no ponto de equivalência. A determinação destevolume pode ser feita, neste caso, pelo método das tangentes (citado no item 4.1.3.1).
Usando-se este método, foi possível obter o volume de NaOH no ponto de equivalência datitulação referida (gráfico 16), e, consequentemente, foram calculadas as concentrações dosdois ácidos na solução fornecida.
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
C o n d u t i v i d a
d e [ m S / c m ]
Volume de NaOH, em mL
Curva da Titulação Condutométrica de umamistura de HCl e HAc com solução padrão deNaOH, com os valores de K corrigidos
Gráfico 16: Aplicação do Método das Tangentes para a titulação condutométrica HClxHAcxNaOH.
Através do gráfico acima, obteve-se o volume de NaOH gasto no ponto de equivalência:
A primeira queda no valor da condutividade ocorre devido a neutralização do ácidoclorídrico. O primeiro volume no ponto final de titulação determinado pela extrapolação dossegmentos retilíneos foi V = 11,15mL, portanto:
O valor da condutividade volta a crescer devido à conversão do ácido acético em acetato desódio, e cresce rapidamente devido ao excesso de hidroxila (reação mostrada no item 4.1.4). O
volume no segundo ponto final da titulação determinado pela extrapolação destes segmentosretilíneos foi V = 24,81mL, portanto:
4.1.5 – Titulação condutométrica de uma solução de NaCl com solução padrão deAgNO3
Na titulação do Cloreto de Sódio com Cloreto de Prata ocorre a seguinte reação:
AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)
A tabela 13 apresenta os valores de condutividade encontrados, experimentalmente, paraessa titulação. Além disso, a tabela referida também mostra os valores de condutividadecorrigida, sendo que estes foram calculados pelo efeito da diluição em função da adição inicialde água e das alíquotas de titulante:
Através dos dados obtidos foi construído o gráfico 17, que relaciona a variação dacondutividade (corrigida) em função do volume de titulante adicionado.
Gráfico 17: Curva da condutividade corrigida em função do volume adicionado de titulante (AASxNaOH).
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
0 , 0 0
2 , 0 0
4 , 0 0
6 , 0 0
8 , 0 0
1 0 , 0 0
1 2 , 0 0
1 4 , 0 0
1 6 , 0 0
1 8 , 0 0
2 0 , 0 0
2 2 , 0 0
2 4 , 0 0
2 6 , 0 0
2 8 , 0 0
3 0 , 0 0
3 2 , 0 0
3 4 , 0 0
3 6 , 0 0
3 8 , 0 0
4 0 , 0 0
C o n d u t i v i d a d e [ m S / c m
]
Volume de Nitrato de Prata, em mL
Curva da titulação condutométrica de umasolução de NaCl com solução padrão de
4.1.5.1 – Determinação da concentração (mol.L-1) de NaCl na solução fornecida
Para se determinar a concentração de NaCl na solução fornecida, é necessário conhecero volume adicionado de NaOH no ponto de equivalência. A determinação deste volume pode serfeita, neste caso, pelo método das tangentes (citado no item 4.1.3.1).
Usando-se este método, foi possível obter o volume de NaOH no ponto de equivalência
da titulação referida (gráfico 18), e, consequentemente, foram calculadas as concentrações dosdois ácidos na solução fornecida.
Gráfico 18: Aplicação do Método das Tangentes para a titulação condutométrica NaClxAgNO 3.
Através do gráfico acima, obteve-se o volume de NaOH gasto no ponto de equivalência:
A partir da aplicação das titulações potenciométrica e condutométrica, obteve-se aquantidade de Ácido Acetilsalicílico presente em uma amostra de 2,0105 g de comprimidos damarca comercial Doril ® .
Com a titulação potenciométrica de uma alíquota de 50 mL desta amostra, foi possívelobter a porcentagem em massa de Ácido Acetilsalicílico; utilizando os métodos da primeira e
segunda derivada, respectivamente, obteve-se 88,01 e 88,96 em %m/m. Sendo o método dasegunda derivada mais exato do que o método da primeira derivada, para obtenção do volumede titulante (NaOH) no ponto de equivalência.
Além da titulação potenciométrica, também foi realizada uma titulação condutométrica damesma amostra utilizando o mesmo titulante (NaOH). Neste caso, utilizando o método dastangentes o valor obtido para a porcentagem em massa foi de 82,80%, ou seja, um resultadoinferior ao obtido pela titulação potenciométrica. Esta diferença entre os valores obtidos eaquele desejado pode ser explicada pelo fato que na titulação condutométrica do AAS ocorrehidrólise, o que afeta na determinação do ponto de equivalência da reação.
Pela titulação potenciométrica do Ácido Sulfúrico foi obtida a concentração pelos métodos
da primeira e segunda derivada, respectivamente, 0,05548 mol/L e 0,056021 mol/L. Nota-se quenão ocorre grande variação entre os valores obtidos, porém, percebe-se que o método dasegunda derivada fornece um valor maior para a molaridade.
Na titulação condutométrica de uma mistura de HCl e HAc (Ácido Acético) com soluçãopadrão de NaOH foi aplicado o método das tangentes no gráfico da condutividade corrigida xvolume de titulante, assim foi obtido os valores de concentração 0,0446mol/L para o ÁcidoClorídrico e 0,09924 mol/L para o Ácido Ácético.
Para a titulação condutométrica de uma solução de NaCl com solução padrão de AgNO3 também foi aplicado o método das tangentes na curva da condutividade corrigida pelo volume detitulante, obtendo-se 0,04642 mol/L para a concentração de NaCl.
Com estes resultados percebe-se que foram obtidos valores coerentes para aconcentração na quantificação do haleto, ácidos fortes, ácidos fracos e na mistura de ácidos.
5 – CONCLUSÃO
Conclui-se após a realização do experimento e a devida análise dos dados, que o mesmofoi efetuado de forma satisfatória, visto que os resultados ficaram dentro do esperado. Valida-se,portanto, os métodos analíticos utilizados para quantificação de haletos, ácidos fortes, ácidosfracos e na mistura de ácidos.
Na dosagem do Ácido Acetilsalicílico presente em um comprimido de Doril, através dométodo Potenciométrico e do método Condutimétrico, observou-se uma maior confiabilidade naanálise através do método potenciométrico, visto que na titulação condutométrica do AAS ocorreuma interfêrencia maior devido a hidrólise do ácido fraco. Com essas informações, comprova-sea importância de se realizar uma pesquisa adequada sobre a metodologia a ser utilizada,buscando-se eliminar ou minimizar as possíveis interferências e diminuir os erros analíticos quepossam comprometer a análise.
Nas análises potenciométricas, observa-se os diferentes comportamentos da curva detitulação quando dosamos ácidos fracos e ácidos fortes, ambos com base forte. A inclinação dacurva na titulação ácido fraco x base forte é mais suave em relação a titulação ácido forte x base
forte, devido ao efeito de tamponamento, pois sempre há a formação de um sistema acidofraco/sal de ácido fraco, de tal modo que as variações de pH tendem a ser sempre amenizadas.Comparando-se as curvas da primeira e da segunda derivada juntamente com os dados
da literatura, observa-se que na segunda derivada é possível identificar a presença nãodesprezível de ânions dissociados provenientes do ácido.
Nas análises condutométricas, os resultados mostraram-se conforme o observado naliteratura. Vale resaltar novamente que os métodos condutométricos são normalmente aplicadosquando os métodos visuais ou potenciométricos não resultam em dados satisfatórios.
Poderia-se aumentar a precisão e a confiabilidade da análise se fossem realizadas numambiente mais apropriado, com menor número de pessoas e com maior número de repetições.
6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] CIENFUEGOS, F.; VAISTSMAN, D. Análise Instrumental. Rio de Janeiro: Interciência Ltda,2000.
[2] EWING, G.W. Métodos Instrumentais de Análise Química. Vol 1. São Paulo: Edgard Blücher,2004. Pág.296.