Volumetria de Neutralização

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1 Volumetria de Neutralização H 3 O + + OH - H + +OH - ou 2H 2 O H 2 O Profa. Lilian Lúcia Rocha e Silva

2 INDICADOR ÁCIDO-BASE São ácidos ou bases orgânicas fracas que sofrem dissociação ou associação dependendo do ph. O deslocamento do equilíbrio provoca a mudança de coloração. HIn Cor ácida + H 2 O In - Cor básica Reorganizando a equação (1) temos: + H 3 O + K a [ 3 [ HIn] [ H3O ] Ka [ In ] H O ][ In [ HIn] 2 ] (1) Para que a mudança de cor seja visualmente perceptível, a razão [HIn]/[In - ] deve ser maior que 10 ou menor que 0,1. [ HIn] [ In ] Portanto, o indicador exibe sua cor ácida quando: 10 E sua cor básica quando: [ HIn] [ In ] 0,1

3 INDICADORES ÁCIDO-BASE Substituindo as razões das concentrações na equação (2) : [ H3O ] Ka 10 e [ H3O ] Ka 0, 1 cor cor ácida básica Para obter a faixa de ph do indicador basta aplicarmos o negativo do logaritmo nas expressões anteriores: ph (corácida) log(k a 10) pk a 1 ph (corbásica) log(k a 0,1) pk a 1 Portanto, a faixa de ph do indicador é igual ao pk a 1.

4 INDICADORES ÁCIDO-BASE Tabela 1- Exemplos de alguns indicadores ácido-base com seus respectivos intervalos de viragem Indicador Intervalo de viragem em unidades de ph Mudança de cor de ácido para base Alaranjado de metila 3,1 a 4,4 Vermelho para alaranjado Verde de bromocresol 3,8 a 5,4 Amarelo para azul Vermelho de metila 4,2 a 6,3 Vermelho para amarelo Azul de bromotimol 6,2 a 7,6 Amarelo para azul Vermelho de fenol 6,8 a 8,4 Amarelo para vermelho Fenolftaleína 8,3 a 10,0 Incolor para vermelho Timolftaleína 9,3 a 10,5 Incolor para azul

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6 INDICADORES ÁCIDO-BASE Exemplo: Suponha que observemos a cor do indicador vermelho de clorofenol em soluções apresentando vários valores de ph. HIn (aq) + H 2 O In - (aq) + H 3 O + (aq) (amarela) (vermelha) In - H 3 O + HIn = K In In - HIn = K In KIn para este indicador é 1 x10-6 H 3 O + In - HIn = K In H 3 O + = 1 x 10-6 H 3 O + A cor observada numa solução deste indicador depende da relação entre In - e HIn.

7 INDICADORES ÁCIDO-BASE Em uma solução de ph 4,0: In - HIn = K In H 3 O + = 1 x x 10-4 = 1 x 10-2 ou Numa solução de ph 4,0 a concentração de HIn é 100 vezes maior que a de In -. Em uma solução de ph 5,0: Se o ph for 5,0 a relação entre In - e HIn é In - HIn = K In H 3 O + = 1 x x 10-5 = 1 x 10-1 ou 1 10 E a concentração da forma In - começa a aumentar. A solução ainda parece amarela, mas talvez com uma tonalidade alaranjada.

8 INDICADORES ÁCIDO-BASE Em uma solução de ph 6,0: In - HIn = K In H 3 O + = 1 x x 10-6 = 1 Concentrações iguais de HIn e In - darão à solução uma coloração alaranjada. Como diferentes indicadores têm diferentes valores de K In, o intervalo de ph, no qual há variação da coloração, muda de um indicador para outro.

9 INDICADORES ÁCIDO-BASE

10 A ESCOLHA DO INDICADOR Uma das causas de erro no uso dos indicadores é o fato de a viragem dos mesmos ser gradual e se dar em um certo intervalo de ph. Quanto mais a curva de titulação se afastar da perpendicularidade ao redor do ponto de equivalência, mais gradual será a mudança de cor do indicador. Nestes casos, mesmo que se use o indicador adequado, aparece um erro indeterminado devido à dificuldade em se decidir quando exatamente a viragem ocorre. Outra causa de erro é devido ao fato de a mudança de cor do indicador ocorrer em um ph diferente do ph do ponto de equivalência. Fazendo com que o volume do titulante no ponto final seja diferente do volume do titulante no ponto de equivalência da titulação. Erro da titulação = V PF V PE /V PE V PF = volume do titulante no ponto final e V PE = volume do titulante no ponto de equivalência

11 A ESCOLHA DO INDICADOR Quando se observa num mesmo gráfico a curva de titulação e o intervalo de viragem de um dado indicador, é possível decidir se o mesmo é ou não adequado para essa titulação. Alaranjado de Metila: 45 a 49/49,5mL viragem muito gradual; No limite superior de ph de viragem (49 a 49,5mL): Erro de titulação de -2% a -1%. Vermelho de metila: viragem do indicador deve ser bem abrupta grande declividade da curva de titulação no intervalo de ph de viragem do indicador. Viragem em ph 4,0 e vol. Titulante 49,90mL: E. Tit. é -2 partes por mil. Viragem em ph 5,0 e vol. Titulante 49,99mL: E. Titul. É 0,2 partes por mil.

12 A ESCOLHA DO INDICADOR O ph do ponto final não precisa coincidir com o ph do ponto de equivalência quando se escolhe um indicador. A escolha ou não de um determinado indicador, ou a necessidade de se fazer ou não correções para o uso deste indicador, depende obviamente da exatidão desejada.

13 A ESCOLHA DO INDICADOR

14 CÁLCULO DO ERRO DE TITULAÇÃO Considere-se o seguinte problema: Um volume de 50,00mL de HCl 0,100molL -1 é titulado com NaOH 0,100molL -1 e uma solução de vermelho de metila é usada como indicador. Calcular o erro de titulação admitindo-se ph = 5,00 no ponto final. (Z. V.: 4,2 a 6,3) Para resolver este problema é necessário calcular o volume de titulante no ponto final da titulação. Como neste caso o ponto final ocorre antes do ponto de equivalência: Fazendo-se a aproximação: V a + V F 100,00mL V PF = 49,99mL Erro da titulação = 49,99 50,00/50,00 x 100 = - 0,02%

15 CÁLCULO DO ERRO DE TITULAÇÃO Considere-se o seguinte problema: Um volume de 50,00mL de HCl 0,100molL -1 é titulado com NaOH 0,100molL -1 e uma solução de fenolftaleína é usada como indicador. Calcular o erro de titulação tomando-se o ph no ponto final da titulação como sendo igual a 9,00. (Z. V.: 8,0 a 10,0) Como no problema anterior, deve-se obter uma expressão para o cálculo do volume de titulante no ponto final da titulação. Como neste caso o ponto final ocorre depois do ponto de equivalência: Se ph = 9,00 [OH - ] PF = 1,00 x 10-5 Fazendo-se a aproximação: V a + V F 100,00mL V PF = 50,01mL Erro da titulação = 50,01 50,00/50,00 x 100 = + 0,02%

16 TITULAÇÃO DE ÁCIDOS FRACOS COM BASES FORTES Embora não se tenha calculado o erro de titulação, é fácil perceber por estes gráficos que indicadores cujos intervalos de viragem estão na região ácida (alaranjado de metila e vermelho de metila) não devem ser utilizados na titulação de ácidos fracos com bases fortes, enquanto que a fenolftaleína mostra-se adequada para esta titulação.

17 TITULAÇÃO DE BASES FRACAS COM ÁCIDOS FORTES Indicadores com intervalo de ph de viragem na região alcalina, tal como a fenolftaleína, são adequadas para a titulação de uma base forte, mas não o são para uma titulação de NH 3 com solução de HCl. Indicadores com intervalo de viragem na região ácida (vermelho de metila ou alaranjado de metila) seriam adequados para esta titulação.