QUI-110 LABORATÓRIO DE ELETROQUÍMICA II / 2011 ROTEIRO DE LABORATÓRIO

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1 Apostila de QUI QUI-110 LABORATÓRIO DE ELETROQUÍMICA II / 2011 ROTEIRO DE LABORATÓRIO FUNDAMENTOS DA ELETROQUÍMICA PRÁTICA 1: Construção de eletrodos e células eletroquímicas a) Montar eletrodos de trabalhos: i. Eletrodo de cobre ii. Eletrodo de prata iii. Eletrodo de zinco b) Montar eletrodos de referência: i. Eletrodo de Ag/AgCl (sat) c) Montagem de ponte salina. d) Montagem da pilha de Daniell. i. Qual o potencial medido? ii. Qual o potencial sem a ponte salina? Por quê? iii. Adicione uma solução de cobre 5x10-3 mol L -1 na semi-célula do cobre. O que aconteceu? iv. Adicione uma solução de zinco 5x10-3 mol L -1 na semi-célula do zinco. O que aconteceu? Obs.: Preparar 50 ml das soluções iniciais de CuSO 4 e ZnSO 4 (0,5 mol L -1 ) Preparar 50 ml das soluções de CuSO 4 e ZnSO 4 (5x10-3 mol L -1 ) a partir das soluções iniciais. PRÁTICA 2: Verificação experimental da equação de Nernst Parte 1: Prepare uma solução 0,10 mol L -1 de nitrato de prata; Prepare 25 ml de cada uma das soluções 10-3 mol L -1, 10-4 mol L -1 e 10-5 mol L -1 de nitrato de prata a partir da solução estoque; Meça o potencial dessas soluções usando os eletrodos de prata (indicador) e Ag/AgCl (sat) (referência) e também da solução estoque. a) Em que princípio se baseia esta técnica? b) Verifique se o eletrodo de prata segue à Equação de Nernst. Parte 2: Prepare uma solução 0,10 mol L -1 de sulfato de cobre (II); Prepare 25 ml de cada uma das soluções 10-2 mol L -1, 10-3 mol L -1, 10-4 mol L -1 e 10-5 mol L -1 de sulfato de cobre (II) a partir da solução estoque (0,10 mol L -1 ). Meça três vezes o potencial dessas soluções usando os eletrodos de cobre (indicador) e Ag/AgCl (sat) (referência).

2 Apostila de QUI Da mesma forma, meça o potencial de uma solução de sulfato de cobre de concentração desconhecida. a) Em princípio se baseia essa técnica? b) Qual a finalidade do tratamento estatístico? c) Trace um gráfico de E(V) vs log da concentração da solução padrão de cobre. d) Determine a equação da reta e) Determine o intervalo de confiança a 95 % para a concentração de cobre na amostra desconhecida. POTENCIOMETRIA PRÁTICA 3 : Análise potenciométrica de ácido acético no vinagre 1 a Parte: Calibração do Eletrodo de Vidro O eletrodo de vidro combinado, lavado com água destilada e seco com papel absorvente, conectado ao potenciômetro, deve ser mergulhado numa solução tampão de ph 4,0; Movimente, com cuidado, a solução tampão, aguardar a estabilização do ph e ajuste no valor 4,0, se necessário; Repita, desde o início, o procedimento usando solução tampão de ph 7,0; fechado, pois podem ser posteriormente re-utilizadas. 2 a Parte: Determinação do Ácido Acético no Vinagre Pipete 1,00 ml de vinagre em béquer de 100 ml, limpo e seco. Adicione 80 ml com água destilada usando-se uma proveta. béquer sobre o agitador. Coloque o eletrodo indicador na célula eletroquímica de modo a não tocar na barrinha magnética ou nas paredes laterais, ficando totalmente mergulhado na solução. homogeneização da solução (cerca de 15 segundos). Leia o ph da solução. A seguir, adicione 10,00 ml de hidróxido de sódio mol L -1 de 0,50 ml em 0,50 ml. Após cada adição meça o novo valor de ph. Repita o procedimento duas vezes. Após a titulação, lavar cuidadosamente o eletrodo com jatos de água. 1) Organize uma tabela com os dados de ph versus volume de NaOH medidos e construa a curva de titulação. 2) Determine a concentração média de HAc em mol L -1 e em g L -1 na amostra de vinagre analisada. 3) Determine o pka do ácido acético.

3 Apostila de QUI PRÁTICA 4: Determinação potenciométrica de ácido fosfórico do biotônico fontoura 1 a Parte: Calibração do Eletrodo de Vidro O eletrodo de vidro combinado, lavado com água destilada e seco com papel absorvente, conectado ao potenciômetro, deve ser mergulhado numa solução tampão de ph 4,0; Movimente, com cuidado, a solução tampão, aguardar a estabilização do ph e ajuste no valor 4,0, se necessário; Repita, desde o início, o procedimento usando solução tampão de ph 7,0; fechado, pois podem ser posteriormente re-utilizadas. 2 a Parte: Determinação do ácido fosfórico Com auxílio de uma pipeta volumétrica transfira 10,00 ml de uma amostra de biotônico fontoura para um béquer de 100 ml; Adicione água destilada até cobri-los convenientemente; béquer sobre o agitador; Coloque o eletrodo indicador na célula eletroquímica de modo a não tocar na barrinha magnética ou nas paredes laterais, ficando totalmente imerso na solução; homogeneização da solução; Leia o ph da solução; A seguir, adicione 10,00 ml de hidróxido de sódio mol L -1 de 0,50 ml em 0,50 ml. Após cada adição meça o novo valor de ph; Repita o procedimento mais duas vezes; Após a titulação, lavar cuidadosamente o eletrodo com jatos de água. 1) Organize uma tabela com os dados de ph medidos versus volume de NaOH e construa as curvas de titulação, 1 a e a 2 a derivadas. 2) Determine a concentração de ácido fosfórico nas amostra de biotônico fontoura. 3) A partir dos valores de ph encontrados experimentalmente estime os pkas para o ácido fosfórico. 3) Compare os resultados obtidos com os valores teóricos determinando os respectivos erros. PRÁTICA 5: Determinação de fluoreto em águas naturais 1 a Parte: Curva de Calibração Prepare uma curva de calibração com cinco padrões de fluoreto (volume final 50,00 ml) com concentrações variando de 0,5 a 2,5 mg L -1 usando uma solução estoque de NaF 100 mg L -1 e solução de TISAB em uma proporção de 1:10 (F - :TISAB), conforme descrito na tabela 1; Adicione uma quantidade de padrão de fluoreto na célula eletroquímica suficiente para cobrir os dois eletrodos (eletrodo indicador íon seletivo para fluoreto e eletrodo de referência Ag/AgCl (sat) ), adicione a barra magnética e realize a medida do potencial gerado;

4 Apostila de QUI Para anotar o valor do potencial medido para cada padrão, espere a medida estabilizar por 10 segundos. Tabela 1. Pontos para construção da curva de calibração do fluoreto. Padrão de Fluoreto Volume da solução de F estoque/µl [F - ] 0,5 mg L -1 1,0 mg L -1 1,5 mg L -1 2,0 mg L -1 2,5 mg L -1 Volume de TISAB/µL Potencial/mV 2 a Parte: Análise das amostras de água Meça 50 ml da amostra de água com auxílio de uma proveta e adicione na célula eletroquímica; Meça 5000 µl de TISAB e adicione na mesma célula onde estão os dois eletrodos (eletrodo indicador íon seletivo para fluoreto e eletrodo de referência Ag/AgCl (sat) ), adicione a barra magnética e realize a medida do potencial gerado, conforme descrito na tabela 2; Para anotar o valor do potencial medido para cada amostra, espere a medida estabilizar por 10 segundos. Tabela 2. Dados das amostras de água para a determinação de fluoreto. Amostra Volume de amostra/ml Volume de TISAB/µL Potencial/mV [F - ]/mg L -1??? 1) Construa a curva de calibração obtida com os padrões de fluoreto e com a equação da reta calcule o valor de fluoreto nas suas amostras. 2) Qual foi o tipo de eletrodo usado para medir fluoreto? Dê sua representação esquemática.

5 Apostila de QUI PRÁTICA 6: Determinação potenciométrica de NO 3 - em água mineral 1 a Parte: Curva de Calibração Prepare uma curva de calibração com cinco padrões de nitrato (volume final 50,00 ml) com concentrações variando de 0,5 a 2,5 mg L -1 usando uma solução estoque de NaNO mg L -1 e 500 µl de uma solução de sulfato de amônio 0,40 mol L -1, conforme descrito na tabela 1; Adicione uma quantidade de padrão de nitrato na célula eletroquímica suficiente para cobrir os dois eletrodos (eletrodo indicador íon seletivo para nitrato e eletrodo de referência Ag/AgCl (sat) ), adicione a barra magnética e realize a medida do potencial gerado; Para anotar o valor do potencial medido para cada padrão, espere a medida estabilizar por 10 segundos. Tabela 1. Pontos para construção da curva de calibração do fluoreto. Padrão de Nitrato Volume da solução de NO 3 estoque/µl [F - ] 0,5 mg L -1 1,0 mg L -1 1,5 mg L -1 2,0 mg L -1 3,0 mg L -1 Volume de (NH 4 ) 2 SO 4 /µl Potencial/mV 2 a Parte: Análise das amostras de água Transfira 10 ml da amostra de água mineral para um balão volumétrico de 50 ml; Meça 500 µl de nitrato de amônia e adicione ao balão volumétrico, no qual está à amostra de água mineral, complete o balão com água destilada; Coloque a solução da amostra na célula eletroquímica onde está o eletrodo combinado para nitrato (eletrodo indicador íon seletivo para nitrato e eletrodo de referência Ag/AgCl (sat) ) e realize a medida do potencial gerado; Para anotar o valor do potencial medido para a amostra, espere a medida estabilizar por 10 segundos. Tabela 2. Dados das amostras de água para a determinação de fluoreto. Volume final de 50 ml. Amostra Volume de amostra/ml Volume de (NH 4 ) 2 SO 4 /µl Potencial/mV [NO - 3 ]/mg L -1??? 1) Construa a curva de calibração obtida com os padrões de nitrato e com a equação da reta calcule o valor de nitrato nas suas amostras. 2) Qual foi o tipo de eletrodo usado para medir nitrato? Dê sua representação esquemática.

6 Apostila de QUI CONDUTOMETRIA Instruções Gerais 1. Ligar o aparelho 10 minutos antes de iniciar a experiência. 2. Sempre anotar o volume inicial da solução correspondente. 3. As leituras de condutividade devem ser feitas a cada 0,50 ml de titulante adicionado. 4. Não se deve alterar a distância entre as placas do eletrodo durante as titulações. PRÁTICA 7 : Titulação condutométrica de ácido forte com base forte 1 a Parte: Calibração do Condutivímetro O eletrodo de condutividade (platina), lavado com água destilada e seco com papel absorvente, conectado ao condutivímetro, deve ser mergulhado numa solução de padrão de KCl para ajuste da constante da célula; fechado, pois podem ser posteriormente utilizadas. 2 a Parte: Determinação do ácido forte Com auxílio de uma pipeta volumétrica transfira 5,00 ml de uma amostra de ácido clorídrico para um béquer de 100 ml; Adicione água destilada até cobri-los convenientemente; béquer sobre o agitador; Coloque o eletrodo na célula eletroquímica de modo a não tocar na barrinha magnética ou nas paredes laterais, ficando totalmente imerso na solução; homogeneização da solução; Leia a condutividade da solução; A seguir, adicione 10,00 ml de hidróxido de sódio mol L -1 de 0,50 ml em 0,50 ml. Após cada adição meça o novo valor de condutividade; Repita o procedimento mais duas vezes; Após a titulação, lavar cuidadosamente o eletrodo com jatos de água de uma pisseta. 1) Construa a curva de condutividade corrigida em função do volume de titulante adicionado. 2) Calcular a concentração de ácido clorídrico (em mol L -1 ) na amostra analisada. 3) Comparar a concentração de ácido clorídrico com o valor de referência. PRÁTICA 8: Análise condutimétrica de cloreto em soro fisiológico 1 a Parte: Calibração do Condutivímetro O eletrodo de condutividade (platina), lavado com água destilada e seco com papel absorvente, conectado ao condutivímetro, deve ser mergulhado numa solução de padrão de KCl para ajuste da constante da célula;

7 Apostila de QUI fechado, pois podem ser posteriormente utilizadas. 2 a Parte: Determinação do cloreto Com auxílio de uma pipeta volumétrica transfira 5,00 ml de uma amostra de soro fisiológico para um béquer de 100 ml; Adicione água destilada até cobri-los convenientemente; béquer sobre o agitador; Coloque o eletrodo na célula eletroquímica de modo a não tocar na barrinha magnética ou nas paredes laterais, ficando totalmente imerso na solução; homogeneização da solução; Leia a condutividade da solução; A seguir, adicione 7,00 ml de nitrato de prata mol L -1 de 0,50 ml em 0,50 ml. Após cada adição meça o novo valor de condutividade; Repita o procedimento mais duas vezes; Após a titulação, lavar cuidadosamente o eletrodo com jatos de água. 1) Construa a curva de condutividade corrigida em função do volume de titulante adicionado. 2) Calcular a concentração de cloreto de sódio no soro fisiológico (em mol L -1 e em porcentagem massa/volume) 3) Comparar a concentração de cloreto de sódio obtida com a indicada pelo fabricante. PRÁTICA 9 : Análise condutométrica de vinagre adulterado com HCl 1 a Parte: Calibração do Condutivímetro O eletrodo de condutividade (platina), lavado com água destilada e seco com papel absorvente, conectado ao condutivímetro, deve ser mergulhado numa solução de padrão de KCl para ajuste da constante da célula; fechado, pois podem ser posteriormente utilizadas. 2 a Parte: Determinação do ácido forte Com auxílio de uma pipeta volumétrica transfira 10,00 ml de uma amostra de vinagre adulterado para um béquer de 100 ml; Adicione água destilada até cobri-los convenientemente; béquer sobre o agitador; Coloque o eletrodo na célula eletroquímica de modo a não tocar na barrinha magnética ou nas paredes laterais, ficando totalmente imerso na solução; homogeneização da solução; Leia a condutividade da solução;

8 Apostila de QUI A seguir, adicione 10,00 ml de hidróxido de sódio mol L -1 de 0,50 ml em 0,50 ml. Após cada adição meça o novo valor de condutividade; Repita o procedimento mais duas vezes; Após a titulação, lavar cuidadosamente o eletrodo com jatos de água de uma pisseta. 1) Construa a curva de condutividade corrigida em função do volume de titulante adicionado. 2) Calcular a concentração dos ácidos acético e clorídrico (em mol L -1 ) na amostra analisada. 3) Comparar a concentração dos ácidos acético e clorídrico com os valores de referência. VOLTAMETRIA PRÁTICA 10: Determinação de ácido ascórbico em suco de laranja Ácido ascórbico pode ser oxidado a ácido dehidroascórbico sobre o eletrodo de carbono vítreo permitindo sua determinação quantitativa. Prepare 10,00 ml de uma solução estoque de ácido ascórbico 0,1 mol L -1 em tampão fosfato ph 7,4; Coloque 1,50 ml de eletrólito suporte na célula eletroquímica juntamente com os eletrodos de trabalho (carbono vítreo), de referência (Ag/AgCl (sat) ) e auxiliar (fio de platina). Registre o voltamograma entre 0 V e + 0,8 V; Adicione 2,00 ml de amostra de suco de laranja na célula eletroquímica, para homogeneizar agite a solução e registre o voltamograma; Adicione 50 µl de solução padrão de ácido ascórbico (0,1 mol L -1 ) à célula, para homogeneizar agite a solução e registre o voltamograma; Repeta o procedimento anterior para mais 4 adições de padrão; Construa a curva de adição de padrão para a determinação do ácido ascórbico; Determine a concentração do ácido ascórbico na amostra do suco de laranja. Não esqueça de levar em consideração a diluição na amostra. Obs.: O suco de laranja não apresenta interferentes severos para o ácido ascórbico. Ao analisar outras amostras, pode-se corrigir o efeito de interferentes oxidando seletivamente o ácido ascórbico com a enzima ascorbato oxidase contida, por exemplo, no tecido vegetal de pepino. A diferença na corrente de limite antes e depois da exposição à enzima é proporcional à concentração de ácido ascórbico. Este método também pode ser implementado na modalidade de Injeção em Fluxo, permitindo uma determinação por minuto. Padrão Volume de amostra, ml Volume de AA, µl [AA], mol L -1 Branco Amostra 2,00 0?? 1 2, , , , , Corrente de oxidação, µa

9 Apostila de QUI PRÁTICA 11: Determinação do teor alcoólico em cachaças por amperometria Adicione à célula eletroquímica 4,00 ml de eletrólito suporte (NaOH 1 mol L -1 ); Introduza os eletrodos e realize a ativação do eletrodo de cobre (30 ciclos de -0,80 a 0,80 V); Utilizando os parâmetros instrumentais abaixo para mediar a corrente de oxidação do etanol no eletrólito suporte; Adicione à célula eletroquímica 70 µl de amostra de cachaça; Adicione 30 µl de etanol 95 % e meça a corrente de oxidação; Repita as adições de alíquotas de etanol mais 3 vezes; Construa a curva de adição de padrão das amostras; Determine o teor alcoólico nas amostras analisadas comparando com os valores de referência. Parâmetros instrumentais para a determinação amperométrica de etanol. Parâmetros Eletroquímicos E pré-tratamento /mv 100 Tempo pré-tratamento /s 10 E análise /mv 800 Amostra 1: Volume de etanol/µl [etanol]/% Corrente/µA Amostra 0 0 Amostra + P1 Amostra + P2 Amostra + P3 Amostra + P4 Amostra 2: Volume de etanol/µl [etanol]/% Corrente/µA Amostra 0 0 Amostra + P1 Amostra + P2 Amostra + P3 Amostra + P4