Relatório 7 Determinação do produto de solubilidade do AgBrO3

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO QUÍMICA GERAL Prof. Maria Regina Alcântara Relatório 7 Determinação do produto de solubilidade do AgBrO3 Mayara Moretti Vieira Palmieri Rodrigo Tonon Outubro, 2014/ São Paulo

2 Objetivos O objetivo desse experimento é determinar a solubilidade do bromato de prata em água e para isso serão utilizados processos de troca iônica e titulação ácidobase. Introdução Em sais pouco solúveis (esse com solubilidade menor que 0,01mol/L) o produto da concentração molar de íons é uma constante a uma determinada temperatura, esse produto (Kps) é chamado produto de solubilidade. Tendo esse conceito devidamente apresentado é possível discorrer sobre o bromato de prata e seu produto de solubilidade. O AgBrO3 é um sal, tóxico, branco, conhecido pela sua sensibilidade ao calor a luz e seu Kps = 5, O processo de transferência de íons específicos de uma solução aquosa pouco concentrada para outra mais concentrada é conhecido como troca iônica. Um dos meios de fazelo, e como foi feito nesse experimento, é por meio de uma resina capaz de trocar seus íons fracamente ligados por outros, esses provindos de uma solução aquosa. Isso acontece quando a resina e a solução são postas em contato. Esse processo é executado com fins de separação uma vez que extrai da solução aquosa apenas o íon do metal de interesse. A troca iônica também é usada para enriquecer soluções diluídas por meio de contato da solução aquosa com a resina duas vezes. Como citado no relatório anterior, a técnica de análise volumétrica conhecida como titulação, é usada para determinar a concentração (em mol/l) de alguma solução. A titulação feita nesse caso é a ácidobase. A solução titulante é a qual a concentração é conhecida e a que esta sendo titulada é a que vai ser estudada, uma das soluções é a base e a outra é acido. A reação entre um ácido e uma base é denominada reação de neutralização pois o ph fica neutro (igual a 7) ou próximo disso. O resultado dessa reação é a formação de um sal e água. Com um indicador ácidobase podese observar quando a reação se completa, ou seja, quando se atinge o ponto de viragem ou ponto de equivalência. Isso é observado pela mudança de cor da solução pela presença do indicador que aponta a variação do ph.

3 Procedimento Experimental Esse experimento foi dividido didaticamente em quatro etapas. Os instrumentos utilizados serão apresentados ao longo do decorrer das etapas. Preparo da coluna de resina Um chumaço de algodão foi introduzido numa bureta, com auxílio de um bastão de vidro, até pouco antes da torneira da mesma. O algodão se fez necessário para que depois da introdução da resina, apenas os líquidos passem pelo algodão e a resina permaneça na bureta. Foi colocada água destilada e posteriormente foi transferido para a bureta cerca de 10mL de resina catiônica na forma H + (Amberlite IR120 H + ), a mesma deve sempre ficar coberta com água para que não resseque. A resina foi lavada com água destilada até que o ph da água efluente seja igual ao da água destilada e isso foi verificado com um papel indicador universal. Determinação da concentração de Ag + na solução saturada de AgBrO3 Foi medido 70mL da solução de brometo de prata e filtrada (filtração simples) e recolhida num béquer de 100mL. Com uma pipeta volumétrica de 25mL e uma pêra foi retirado duas alíquotas da solução saturada e transferida para a coluna de resina. A solução que passou pela coluna de resina foi recolhida em um erlenmeyer de 250mL e reservada para a última parte do experimento. Quando o líquido dentro da coluna estava cerca de 3mL acima do nível da resina, foi adicionado 10mL de água destilada à coluna de resina e o líquido efluente foi recolhido no mesmo erlenmeyer. Essa operação de lavagem foi repetida mais duas vezes. A essa solução eluída foram adicionadas 4 gotas de indicador vermelho de metila e titulada com solução padronizada de hidróxido de sódio até o indicador mudar de cor. Regeneração da resina Com o auxílio de uma proveta foi medido 20mL de ácido nítrico 6M e o mesmo foi introduzida na coluna, a solução eluente foi recolhida num recipiente limpo sendo gotejada lentamente e recolhida para a ultima parte do experimento.

4 A resina foi lavada com água destilada até que o líquido eluente apresentasse o mesmo ph da água. Acompanhamento qualitativo da eficiência da troca iônica Essa foi a quarta e ultima parte do experimento. Algumas gotas foram adicionadas as soluções, das etapas anteriores que foram reservadas, de bromato de prata, a solução titulada e a solução obtida a partir da regeneração da resina. Resultados e Discussão A uma temperatura de 22 C encontrase determinado produto de solubilidade de AgBrO3, já que a temperatura influencia na própria solubilidade (vide experimento 5). O processo conhecido como troca iônica, acontece uma vez que a resina catiônica troca seu cátion fracamente ligado, o qual é o H+, por outro íon metálico. Neste experimento, a resina troca H+ por Ag+ (solução onde o sal se encontrava dissociado, em Ag+ e BrO3). Além disso, foi adicionada água destilada a coluna da bureta até que a solução efluente tivesse caráter neutro, ou seja, até que retirasse a maior quantidade de H+ dessa resina catiônica. Com isso, o nosso conteúdo do béquer continha tinha H+ e ânions bromato (BrO3) que logo formou ácido brômico HBrO3. As reações estão descritas a seguir: Titulação da solução efluente H+ + BrO3 à HBrO3 Para realizar a titulação, foi necessário adicionar alguma base ao ácido brômico até que o PH da solução mudasse de caráter de ácido para básico. Para tanto, foi adicionado hidróxido de sódio NaOH e com um indicador (vermelho de metila) para orientar o ponto de viragem, onde a cor mudou de rosa até uma cor amarelada. A reação que descreve o processo de titulação é seguinte: H+(aq) + BrO3(aq) + Na+(aq) + OH(aq) à NaBrO3 + H20(l) HBrO3 + NaOH à NaBrO3 + H20 A reação balanceada permite observar que para 1 mol de hidróxido de sódio

5 adicionado há 1 mol de ácido brômico, além disso permite dizer que há 1 mol de ânion bromato, já que existe um BrO3 para cada molécula de HBrO3. A titulação foi realizada utilizandose 18,5 ml de NaOH, portanto o números de moles correspondentes deste volume será: nnaoh = VNaOH. CNaOH = (18,5. 103L). (0,018mol. L1) = 0, moles = n HBrO 3. Sabendo que foram adicionados duas alíquotas de 25 ml de solução de bromato, ou seja, 50 ml, portanto a concentração de bromato de prata será: C BrO3 = n BrO3/V BrO3 = (0, mol)/(50.103l) = 0,0060 mol.l1. Produto de solubilidade do bromato de prata O bromato de prata em água destilada se ioniza, conforme a reação a seguir: AgBrO3(s) à Ag+(aq) + BrO3(aq) A partir da reação balanceada, é possível observar que há a mesma concentração do cátion Ag+ com o ânion BrO3 (vide os coeficientes estequiométricos). Portanto, o produto de solubilidade, numa temperatura de 22 C, será: Kps(AgBrO3) = [Ag+]. [BrO3] = 0, ,0060 = 3, Na literatura, o produto de solubilidade do bromato de prata a 25 C é 5, Sendo assim é razoável encontrar um valor menor já que a temperatura que ocorreu todo o processo foi de 22 C, diminuindo então o Kps. Análise das soluções reservadas As soluções reservadas são: Solução de bromato de prata Solução de ácido brômico (erlenmeyer) Solução de nitrato de prata A primeira solução (do processo d) foi apenas a solução saturada de bromato de prata. A segunda solução foi obtida ao substituir o cátion H+ da resina catiônica por Ag+ até a formação completa de ácido brômico (detalhado anteriormente). A terceira solução foi obtida ao adicionarmos cerca de 20 ml de ácido nítrico (HNO3) 6M à coluna de resina. Neste caso, o ácido ionizado fez o processo inverso ao da obtenção da solução 2, pois o H+ substituiu o Ag+ que havia sido colocado.

6 Portanto a solução efluente da coluna de resina era composta de ânion nitrato (NO 3) e Ag +, formando então no béquer o nitrato de prata (AgNO3). Conforme a reação: Ag + + NO3 à AgNO3 Ao adicionar cloreto de sódio NaCl à cada uma das soluções, podese observar: Formação de precipitado branco Não houve mudança Formação de precipitado branco As reações parciais e totais que ocorreram foram: 1) Ag + + BrO3 + Na + + Cl à AgCl + NaBrO3 AgBrO3 + NaCl à AgCl + NaBrO3 2) H + + BrO3 + Na+ + Cl à HCl + NaBrO3 3) HBrO3 + NaCl à HCl + NaBrO3 4) Ag + + NO3 + Na + + Cl à AgCl + NaNO3 Ag NO3 + NaCl à AgCl + NaNO3 As equações aliadas à observação permite dizer então que o precipitado branco observado era o AgCl nas soluções 1 e 3. No caso da solução 2, como não havia tal componente não foi observado (macroscopicamente) alguma mudança. Conclusão Além da observação empírica do processo de precipitação de soluções, como visto na literatura, foi possível, a partir do método de titulação, obter efetivamente a concentração de uma solução. E ainda foi possível, a partir desse ultimo método, obter o produto de solubilidade (Kps) do composto estudado.

7 Referências Bibliográficas Livro: QUIMICA, A CIÊNCIA CENTRAL, Brown, LeMay e Burten. Editora Pearson, 9 a edição a%2025%BAC.pdf