Prof a. Dr a. Luciana M. Saran

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1 HCl 0,1N FCAV/UNESP CURSO: Agronomia DISCIPLINA: Química Analítica Fundamentos da Análise Titrimétrica (Volumétrica) NaOH 0,1N Prof a. Dr a. Luciana M. Saran Fenolftaleína 1

2 ANÁLISE TITRIMÉTRICA O QUE É? Refere-se à análise química quantitativa baseada na determinação do volume de uma solução, cuja concentração é conhecida com exatidão (solução padrão), necessário para reagir quantitativamente com um determinado volume da solução que contém a substância a ser dosada (analito). 2

3 A PARTIR DOS RESULTADOS COMO SE CALCULA A QUANTIDADE DO ANALITO? A massa ou a concentração da substância a ser dosada é calculada a partir: da equação química balanceada que representa a reação envolvida na análise; do volume consumido e da concentração da solução padrão empregada na análise; das massas molares das espécies químicas que reagem; da quantidade de amostra analisada. 3

4 O QUE É PONTO DE EQUIVALÊNCIA? COMO É POSSÍVEL DETECTÁ-LO? Corresponde ao volume exato da solução titulante, em que a reação entre o titulante e o titulado se completa. É detectado, comumente, pela adição de um reagente auxiliar, ao meio analítico, conhecido como indicador. 4

5 COMO O INDICADOR SINALIZA O TÉRMINO DA TITULAÇÃO? Quando a reação entre titulante e titulado estiver praticamente completa, o indicador deve provocar uma mudança visual evidente (mudança de cor ou formação de turbidez, por exemplo) no líquido que está sendo titulado. O ponto em que isto ocorre é chamado Ponto Final da Titulação. 5

6 EXERCÍCIO 1: Uma solução de NaOH foi padronizada pela titulação de quantidade conhecida de hidrogenoftalato de potássio, KH(C 8 H 4 O 4 ), de acordo com a equação química a seguir: KH(C 8 H 4 O 4 )(aq) + NaOH(aq) NaK(C 8 H 4 O 4 )(aq) + H 2 O(l) Posteriormente a solução padrão de NaOH foi empregada para determinar a concentração de H 2 SO 4 numa amostra. a) Sabendo que a titulação de 0,824 g de hidrogenoftalato de potássio requer 38,5 ml de NaOH(aq) para atingir o ponto de equivalência, calcule a concentração molar e a normalidade da solução de NaOH. b) Uma alíquota de 10,0 ml de H 2 SO 4 requer 57,9 ml de NaOH(aq) padrão para ser completamente neutralizada. Calcule a concentração molar e a normalidade da solução de ácido sulfúrico. 6

7 QUAIS SÃO OS REQUISITOS QUE UMA REAÇÃO DEVE PREENCHER PARA SER EMPREGADA EM ANÁLISE TITRIMÉTRICA? 1. A reação deve ser simples e poder ser expressa por uma equação química bem definida. 2. A reação deve ser rápida. 3. Deve ocorrer, no ponto de equivalência, alteração de alguma propriedade da solução. 7

8 4. Deve-se dispor de um indicador capaz de definir claramente, pela mudança de uma propriedade física (cor ou formação de precipitado) o ponto final da reação. OBS.: Se a mudança não for visual, ainda é possível detectar o ponto de equivalência por outros meios, como por exemplo Potenciometricamente ou Condutimetricamente. 8

9 QUAL É A APARELHAGEM EMPREGADA NA ANÁLISE TITRIMÉTRICA? Frascos de medidas graduados, incluindo buretas, pipetas e balões aferidos; Substâncias de pureza conhecida para o preparo de soluções padrões; Balança analítica; Indicador visual ou método instrumental para a determinação do término da reação. 9

10 TITRIMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO Método de análise titrimétrica baseado na reação entre íons H + e OH -. H + (aq) + OH - (aq) H 2 O(l) Neste tipo de análise, o ph da solução titulada varia ao longo da titulação, devido a reação acima. É comum o emprego de um indicador de neutralização ou indicador ácido-base para a detecção do ponto final. 10

11 TITRIMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO Indicador ácido-base: Composto que muda de cor conforme a concentração de íons H + na solução, isto é, conforme o ph da solução. Determinação do ph com papel indicador universal. Método colorimétrico de determinação do ph. 11

12 TITRIMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO Indicador ácido-base: É um ácido fraco que apresenta uma cor na sua forma ácida (HIn) e outra na sua forma básica (In - ). Se [HIn] >>> [In - ]: a solução exibe a cor da forma ácida do indicador. Se [In-] >>> [HIn]: a solução apresenta a cor da forma básica do indicador. 12

13 A fenolftaleína é um exemplo de indicador ácido-base. Fórmulas estruturais da fenolftaleína. (3) Fórmula estrutural da forma ácida da fenolftaleína: incolor. (4) Fórmula estrutural da forma básica: coloração rosa. 13

14 TITRIMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO Indicador ácido-base: Deve-se escolher um indicador que exiba uma mudança de cor perceptível num intervalo de ph próximo ao ph apresentado pela solução titulada no ponto de equivalência. Intervalo de ph em que o indicador muda de cor (intervalo de viragem): ph = pk In 1 14

15 TITRIMETRIA DE COMPLEXAÇÃO Ácido Etilenodiaminotetracético (EDTA) Solução do sal dissódico deste reagente é usada como titulante neste tipo de análise titrimétrica ou volumétrica. 15

16 TITRIMETRIA DE COMPLEXAÇÃO Fórmula Estrutural Proposta para o Complexo Ca-EDTA, na qual o EDTA está Hexacoordenado. 16

17 TITRIMETRIA DE COMPLEXAÇÃO Visualização do ponto final da titulação: uso de indicadores metalocrômicos. Exs.: Ério T e Calcon. 17

18 TITRIMETRIA DE COMPLEXAÇÃO Procedimento padrão: tampona-se a amostra contendo os íons metálicos, a um ph adequado, adicionam-se agentes mascarantes (quando necessário) e titula-se com EDTA padrão até a mudança de cor, no ponto final. Ex.: Determinação da dureza total da água com EDTA, utilizando o indicador Erio T. 18

19 EXERCÍCIO 2: Uma solução de EDTA foi padronizada com carbonato de cálcio, dissolvendo-se 0,3982 g desse sal com HCl(aq), ajustando-se o ph do meio analítico para 10 e titulando-se a solução resultante. Sabendo que foram requeridos 38,26 ml do titulante, calcule a concentração (em mol L -1 ) da solução de EDTA 19

20 Titrimetria de Precipitação Esta modalidade de titulação baseia-se em reações de precipitação, ou seja, baseiase em reações cujo produto formado é pouco solúvel no meio reacional. 20

21 Titrimetria de Precipitação Os processos mais importantes de precipitação em análise titrimétrica usam nitrato de prata (AgNO 3 ) como reagente. Tais processos são conhecidos como métodos argentimétricos de análise. 21

22 Titrimetria de Precipitação Determinação do Ponto Final EX.: Formação de um Precipitado Colorido Pode ser ilustrado pelo procedimento de Mohr usado na determinação de Cl -. 22

23 Titrimetria de Precipitação Na titulação de uma solução neutra de, Cl - com AgNO 3 (aq), adiciona-se pequena quantidade de solução de K 2 CrO 4 (aq) para servir como indicador. No ponto final os íons cromato combinam-se com os íons prata formando cromato de prata, de cor vermelha e pouco solúvel. 23

24 Método de Mohr Reações: Cl - (aq) + Ag + (aq) AgCl(s) sólido branco K ps = 1,2x10-10 CrO 4 2- (aq) + 2Ag + (aq) Ag 2 CrO 4 (s) sólido vermelho K ps = 1,7x

25 EXERCÍCIO 3: 0,450 g de uma amostra impura de KCl foi dissolvida em água e titulada com solução de AgNO 3 0,125 mol L -1, empregando-se o método de Mohr. Foram consumidos 25,4 ml de AgNO 3 (aq) na análise. a) Calcule a %(m/m) de Cl - na amostra impura. b) Qual é o indicador utilizado no método de Mohr e em qual princípio ele se baseia? 25

26 TITRIMETRIA DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO Baseia-se numa reação de oxidação-redução entre o titulado e o titulante. Exemplo: doseamento de sulfato ferroso por titulação com KMnO 4 (aq) padrão. Reação: 2KMnO 4 +10FeSO 4 +8H 2 SO 4 2MnSO 4 +5Fe 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 +H 2 O Nox: e - /mol de KMnO 4-1 e - / mol de FeSO 4 26

27 KMnO 4 : sofreu redução, comportando-se portanto como agente oxidante. FeSO 4 : sofreu oxidação, comportanto-se portanto como agente redutor. Resumo: Oxidação: caracteriza-se pelo aumento do Nox; Redução: caracteriza-se pela diminuição do Nox; Agente Oxidante: sofre diminuição do seu Nox, ou seja, sofre redução; Agente Redutor: sofre aumento do seu Nox, ou seja, sofre oxidação. 27

28 Aplicações da Análise Titrimétrica Avaliação da fertilidade do solo: Determinação de Ca 2+ + Mg 2+ trocáveis por titulação com solução padrão de EDTA, usando negro de eriocromo T como indicador. Determinação de Al 3+ trocável por titulação com solução padrão de NaOH, usando azul de bromotimol como indicador. Determinação da acidez potencial (hidrogênio + alumínio) por titulação com solução padrão de NaOH, usando fenolftaleína como indicador. 28

29 Aplicações da Análise Titrimétrica Avaliação da fertilidade do solo: Determinação da quantidade de matéria orgânica (MO) do solo, por meio da oxidação desta à CO 2 com solução ácida de dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O 7, agente oxidante) em que Cr 6+ é reduzido à Cr 3+, titulado com solução padrão de sulfato ferroso amoniacal, usando difenilamina como indicador. 29

30 Aplicações da Análise Titrimétrica Análise química de tecido vegetal: Determinação de nitrogênio pelo método de Kjeldahl. Determinação de Cl - por titulação com solução padrão de nitrato de prata (AgNO 3 ), usando cromato de potássio como indicador. Determinação de Cl - pelo método da Volhard (titulação indireta). 30

31 Aplicações da Análise Titrimétrica Análise química de fertilizantes minerais: Determinação de cálcio por titulação com solução padrão de EDTA, usando calcon ou murexida como indicadores. Determinação de magnésio por titulação com solução padrão de EDTA, usando negro de eriocromo T como indicador. Determinação de cobre total por titulação com solução padrão de tiossulfato de sódio (Na 2 S 2 O 3 ), usando solução de amido como indicador. 31

32 Aplicações da Análise Titrimétrica Análise química de fertilizantes minerais: Determinação de ferro total por titulação com solução padrão de dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O 7 ). Determinação de cloro solúvel em água por titulação com solução padrão de nitrato de prata e solução de K 2 CrO 4 como indicador (método de Mohr). 32