MÉTODOS CLÁSSICOS DE ANÁLISE QUÍMICA QUANTITATIVA A análise química pode ser definida como o uso de um ou mais processos que fornecem informações

Transcrição

1 MÉTODOS CLÁSSICOS DE ANÁLISE QUÍMICA QUANTITATIVA A análise química pode ser definida como o uso de um ou mais processos que fornecem informações sobre a composição de uma amostra.

2 Método: é a aplicação de uma técnica para a determinação de um analito específico em uma matriz específica. Exemplo: Determinação do teor de vitamina C em suplementos vitamínicos por titulometria de oxi-redução. Para cada método devem ser verificadas todas as variáveis que afetam a análise. Analitos: são os constituintes de interesse na amostra. Matriz: Todos os constituintes da amostra com exceção dos analitos.

3 Classificação e vantagens dos métodos analíticos 1) Métodos clássicos: - Titrimetria ou volumetria; - Gravimetria 2) Métodos instrumentais: - Elétricos; -Óticos 3) Cromatografia: Separação e determinação

4 Titulação em Química Analítica Quantitativa Titulação, Titulometria ou Titrimetria Procedimento analítico, no qual a quantidade desconhecida de um composto é determinada através da reação deste com um reagente padrão ou padronizado.

5 Definição dos termos Titulante: Reagente ou solução, cuja concentração é exatamente conhecida (padrão). Titulado: Composto ou solução, cuja concentração é desconhecida.

6 Titulação volumétrica É um método quantitativo de medida do volume de uma solução de concentração conhecida, necessário para reagir completamente com o analito. A técnica de análise é realizada com o uso de vidraria volumétrica bureta.

7 Princípios da titulação O ponto estequiométrico, de equivalência ou final teórico de uma titulação é aquele calculado com base na estequiometria da reação envolvida na titulação. É ainda, o ponto da titulação em que, a quantidade de solução padrão adicionada é quimicamente equivalente à substância com a qual reage. Não é determinado experimentalmente.

8 Princípios da titulação O ponto final de uma titulação é aquele determinado experimentalmente, por meio das alterações físicas na solução. Erro de titulação - Diferença de volume entre o Ponto de Equivalência e o Ponto Final. Ocorre devido a dificuldades de observação das alterações físicas da solução. E titulação = V ponto equivalência V ponto final

9 Princípios da titulação

10 Principais reações empregadas em titulação Neutralização ou Ácido-base H 3 O + + OH - 2H 2 O Complexação Precipitação Oxidação-redução (EDTA)Y 4- + Ca 2+ CaY 2- Ag + + Cl - AgCl (s) Fe 2+ + Ce 4+ Fe 3+ + Ce 3+

11 Requisitos de uma reação empregada em titulação - Reação simples e com estequiometria conhecida. - Apresentar mudanças químicas ou físicas (ph, temperatura, condutividade), principalmente no ponto de equivalência. - 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 - Reação rápida.

12 Vantagens do método - Precisão de 0,1%. - Baixo custo. - Utilizados como referência para calibrar ou validar outra metodologia. - Indicada para pequeno número de amostras. - Não requer constantes calibrações. - Pode ser automatizado.

13 Reagente padrão primário O padrão primário é um composto suficientemente puro e estável que, permite preparar uma solução padrão (primária) por pesagem direta do composto e diluição até um determinado volume de solução.

14 Requisitos de um padrão primário - Alta massa molar: erro relativo associado a pesagens é minimizado. - Solubilidade no meio de titulação. - Disponível, custo acessível. - Composição não deve variar com umidade. - Ausência de água de hidratação. - Estabilidade ao ar. - Alta pureza.

15 Substâncias empregadas como padrão primário

16 Reagente padrão secundário Um reagente padrão secundário é um composto que permite preparar uma solução titulante, porém sua concentração é determinada através da comparação (padronização) contra um padrão primário.

17 Determinação do ponto final de uma titulação - Indicadores Visuais Causam mudança de cor próximo ao ponto de equivalência. - Métodos Instrumentais Medida de ph, condutividade, potencial, corrente, temperatura, etc.

18 Indicadores Os Indicadores, são espécies químicas freqüentemente adicionadas à solução titulada. Visa propiciar algum tipo de mudança física ou química do meio (ponto final) no ponto exato do fim da reação com o titulante.

19 Indicadores Mudanças típicas de características são: - O aparecimento e desaparecimento de cor; - Mudança de cor; - Aparecimento ou desaparecimento de turbidez em uma solução; - Mudança de cor de um precipitado por adsorção de substâncias, entre outras.

20 Volumetria de neutralização O método de titulação ácido - base (ou neutralização) engloba todas as determinações baseadas na reação: H3O + (aq) + OH (aq) 2H 2 O

21 Acidimetria Titulação de bases livres, ou bases formadas na hidrólise de ácidos fracos, por ma solução padrão ácida. Alcalimetria Titulação de um ácidos livres, ou ácidos formados na hidrólise de bases fracas, por uma solução padrão básica.

22 Curvas de titulação 1- Ácido forte base forte Titulante Solução aquosa de NaOH 0,1 mol/ml. Titulado Solução aquosa de HCl de concentração desconhecida. Volume de HCl = 10 ml HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) O ph de equivalência = 7,0

23 Curvas de titulação É a representação do ph do titulado à medida que se adiciona o titulante. ph inicial Ponto de equivalência Zona de variação brusca de ph Volume de titulante gasto até ao ponto de equivalência

24 A curva de titulação permite: identificar a titulação; identificar titulante/titulado; ler o volume de titulante gasto até ao ponto de equivalência.

25 Identificação da titulação As titulações ácido base podem ser de três tipos: 1. ácido forte - base forte (ou fracos) 2. ácido fraco- base forte 3. ácido forte base fraca e distinguem -se pelo ph no ponto de equivalência.

26 1) Titulação ácido forte-base forte (ou fracos) Volume do titulante (ml) O ponto de equivalência ocorre quando o ph = 7

27 ph 1 a derivada Titulação ácido forte-base fortes ph no ponto final da titulação = 8,3 aos 3 min Volume de base gasto = 8,911 ml Tempo (min.)

28 Concentração do ácido? HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) 10 ml 8,911 ml 0,1 mol/l C HCl = 0,08911mol/L

29 2) Ácido fraco-base forte Titulação de um ácido monoprótico fraco com uma base forte

30 3)Titulação Ácido forte-base fraca Titulação de uma monobase fraca com um ácido forte

31 Identificação do titulante/titulado ph inicial > 7 < 7 Titulante Ácido Titulado Base Titulante Base Titulado Ácido

32 Diferenças entre as curvas de titulação entre ácidos fortes e fracos

33 Indicador ácido/base Indicadores ácido-base são substâncias orgânicas de elevada massa molecular que, em água ou outros solventes,comportam-se como ácidos fracos ou bases fracas e mudam gradualmente de coloração dentro de uma faixa relativamente estreita de ph, chamada zona de viragem. E o indicador do tipo: HIn + H 2 O In - + H 3 O + cor ácida cor básica In + H 2 O InH + + OH - cor básica cor ácida

34 Indicadores Ácido - Base Alaranjado de metila Azul de bromotimol Fenolftaleína Vermelho de metila Indicadores Faixa de transição Alaranjado de metila 3,1-4,4 Azul de bromotimol 6,0-7,6 Fenolftaleína 8,0-9,8 Vermelho de metila 4,4-6,2

35 FENOLFTALEÍNA VERMELHO DE METILA

36 ALARANJADO DE METILA

37 Indicadores Quanto mais estreita for a zona de viragem de um indicador, mais adequada é a sua utilização. Quanto mais abrupta a zona de salto de ph na curva de titulação, mais fácil se torna a escolha do indicador.

38 Escolha de um indicador: a) Fenolftaleína - zona de viragem: 8,0 9,8 b) Azul de bromotimol - zona de viragem: 6,0-7,6 c) Alaranjado de metila - zona de viragem: 3,1-4,4 Exemplos:

39 1) Titulação entre um ácido forte e uma base forte. Qual dos três indicadores deverá ser usado?

40 2) Titulação entre um ácido fraco e uma base forte. Qual dos três indicadores deverá ser usado?

41 3) Titulação entre um ácido forte e uma base fraca. Qual dos três indicadores deverá ser usado?

42 Cores do Indicador: Extrato do repolho roxo ácido neutro básico