FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS FCAV/ UNESP

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1 1 FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS FCAV/ UNESP Curso: Engenharia Agronômica Disciplina: Química Analítica Turma: TP3 Docente Responsável: Prof a. Dr a. Luciana Maria Saran Roteiro 6: Análise potenciométrica 24/10/ OBJETIVOS Determinação experimental das curvas de neutralização de um ácido forte (HCl) e de um ácido fraco (CH 3 COOH), titulando-se tais ácidos com solução padrão de NaOH. Determinação da concentração de soluções de HCl e de CH 3 COOH por titulação potenciométrica e por titulação clássica (detecção visual do ponto final da titulação). Determinação do pk a e do K a do CH 3 COOH. 2. INTRODUÇÃO A potenciometria ou método potenciométrico de análise química se baseia na medida da diferença de potencial entre dois eletrodos que estarão em contato com a solução do analito, isto é, baseia-se na medida da diferença de potencial entre um eletrodo indicador e um eletrodo de referência expostos à solução do analito. O potencial do eletrodo indicador varia com a concentração da espécie química de interesse, enquanto o potencial do eletrodo de referência permanece constante. O eletrodo de referência é um eletrodo cujo potencial é fixo e constante durante a análise, ou seja, o potencial desse eletrodo não varia com a concentração da espécie química a ser determinada. O eletrodo indicador é sensível à variação da espécie de interesse, que, por sua vez, influencia o potencial. A potenciometria direta baseia-se na medida do potencial de um eletrodo indicador para a determinação de uma espécie química em solução. Neste caso, sabe-se, por exemplo, que quando um metal M é colocado em uma solução que contém seu íon M n+, um potencial de eletrodo, E, se estabelece. O valor do mesmo é dado pela seguinte equação, denominada equação de Nernst: E = E 0 + (RT/nF) ln [M n+ ] Equação de Nernst Na equação de Nernst: E 0 : é o potencial padrão do eletrodo;

2 2 E: pode ser determinado ligando-se o eletrodo indicador a um eletrodo de referência e medindo-se a voltagem da célula formada. R: é a constante universal dos gases, cujo valor é 0,0821 L atm K -1 mol -1 T: é a temperatura da solução na escala Kelvin; n: quantidade de matéria de elétrons envolvidos na semi-reação do eletrodo; F: é a constante de Faraday, cujo valor é C mol -1 ; [M n+ ]: concentração molar do íon metálico de interesse. Substituindo-se os valores das grandezas acima na equação de Nernst é possível calcular a concentração do íon de interesse. A titulação potenciométrica trata-se de um procedimento titrimétrico em que o ponto final da titulação é determinado potenciometricamente. Aqui, o que interessa são as mudanças do potencial do eletrodo indicador e não o valor exato do seu potencial. A aparelhagem (eletrodo de referência, eletrodo indicador e potenciômetro) usada nesse tipo de análise é simples e relativamente barata. Além disso, as titulações potenciométricas dispensam o uso de indicadores, que podem não apresentar alteração de cor nítida ou detectável no ponto de equivalência da titulação. Numa titulação potenciométrica, o ponto de equivalência pode ser detectado a partir da curva de titulação. Quando a porção ascendente da curva é claramente definida, pode-se estimar o ponto de equivalência como estando a meio caminho do segmento ascendente. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 3.1 Determinação da curva de neutralização do HCl(aq) com NaOH(aq) a) Preencha a bureta com solução de NaOH 0,1000 mol L -1. b) Com o auxílio de uma pipeta volumétrica transfira 10,00 ml de HCl(aq) para um béquer de 100 ml. c) Mergulhe o bulbo de um eletrodo de vidro, previamente calibrado, na solução contida no béquer e caso o volume da mesma não seja suficiente para cobrir o bulbo do eletrodo, adicione água deionizada ao béquer, de forma que o volume de líquido contido no mesmo cubra o bulbo do eletrodo de vidro. Utilize agitação magnética para homogeneizar o conteúdo do béquer.

3 3 d) Titule o conteúdo presente no béquer com solução de NaOH 0,1000 mol L -1, conforme indicado na Tabela 1 a seguir. Após o acréscimo de cada alíquota do titulante, interrompa a adição do mesmo e registre o ph da solução titulada. 3.2 Determinação da curva de neutralização do CH 3 COOH(aq) com NaOH(aq) a) Preencha a bureta com solução de NaOH 0,100 mol L -1. b) Com o auxílio de uma pipeta volumétrica transfira 10,00 ml de CH 3 COOH(aq) para um béquer de 100 ml. c) Mergulhe o bulbo de um eletrodo de vidro, previamente calibrado, na solução contida no béquer e caso o volume da mesma não seja suficiente para cobrir o bulbo do eletrodo, adicione água deionizada ao béquer, de forma que o volume de líquido contido no mesmo cubra o bulbo do eletrodo de vidro. Utilize agitação magnética para homogeneizar o conteúdo do béquer. d) Titule o conteúdo presente no béquer com solução de NaOH 0,1000 mol L -1, conforme indicado na Tabela 2 a seguir. Após o acréscimo de cada alíquota do titulante, interrompa a adição do mesmo e registre o ph da solução titulada. 3.3 Titulação ácido-base clássica a) Preencha a bureta com solução de NaOH 0,100 mol L -1. b) Com o auxílio de uma pipeta volumétrica transfira 10,00 ml de CH 3 COOH(aq) ou 10,00 ml de HCl(aq) para um frasco de erlenmeyer ao qual também deverão ser adicionados 20,00 ml de água deionizada e 3 gotas de solução de fenolftaleína. c) Titule a mistura contida no erlenmeyer com solução padrão de NaOH a 0,1000 mol L -1 até a mistura adquirir coloração rosa claro. Anote o volume de base consumido na titulação. d) Repita os itens a, b e c mais duas vezes.

4 4 4. RESULTADOS Tabela 1. Resultados da titulação de 10,00 ml de HCl(aq) com NaOH(aq) 0,1000 mol L -1. V NaOH (ml) ph V NaOH (ml) ph 0,00 10,20 1,00 10,40 2,00 10,60 3,00 10,80 4,00 11,00 5,00 11,20 6,00 11,40 7,00 11,60 8,00 11,80 8,20 12,00 8,40 13,00 8,60 14,00 8,80 15,00 9,00 16,00 9,20 17,00 9,40 18,00 9,60 19,00 9,80 20,00 10,00 21,00

5 5 Tabela 2. Resultados da titulação de 10,00 ml de CH 3 COOH(aq) com NaOH(aq) 0,100 mol L -1. V NaOH (ml) ph V NaOH (ml) ph 0,00 10,20 1,00 10,40 2,00 10,60 3,00 10,80 4,00 11,00 5,00 11,20 6,00 11,40 7,00 11,60 8,00 11,80 8,20 12,00 8,40 13,00 8,60 14,00 8,80 15,00 9,00 16,00 9,20 17,00 9,40 18,00 9,60 19,00 9,80 20,00 10,00 21,00 5. TRAMENTO DOS RESULTADOS E CÁLCULOS 5.1 Utilizando papel milimetrado e a partir dos dados presentes nas Tabelas 1 e 2, construa as curvas de neutralização para os ácidos clorídrico e acético. Para tanto, os valores de ph deverão ser lançados no eixo Y e os volumes de NaOH no eixo X. Em cada curva, identifique o ponto de equivalência, o ph da solução titulada e o volume de NaOH necessário para que o ponto de equivalência seja alcançado. 5.2 Baseando-se na curva de neutralização do ácido acético, estime os valores do pk a e do K a deste ácido e os compare com os valores presentes na literatura. 5.3 Calcule a concentração molar e a normalidade das soluções de HCl e de CH 3 COOH a partir dos volumes de NaOH obtidos graficamente e a partir dos volumes de NaOH obtidos nas titulações clássicas.

6 6 6. QUESTÕES 6.1 Compare as duas metodologias analíticas adotadas (a potenciométrica e a clássica ) e os resultados de concentração obtidos a partir das mesmas. 6.2 a) Esquematize o eletrodo de vidro combinado, identificando cada uma das partes suas partes. b) Descreva o funcionamento deste tipo de eletrodo quando usado em medidas de ph. c) Descreva como é realizada a calibração de um eletrodo de vidro, visando o seu emprego em medidas de ph. 6.3 Explique por que: a) o ph da solução de HCl é menor do que o ph da solução de CH 3 COOH, embora ambas apresentem a mesma concentração inicial de ácido e os dois ácidos sejam monopróticos; b) no ponto de equivalência da titulação do CH 3 COOH com solução de NaOH o ph da solução titulada é superior a 7.