aplicação de métodos condutimétricos à determinação da constante de ionização do...

7/28/2019 Aplicao de Mtodos Condutimtricos Determinao da Constante de Ionizao do cido Actico

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Aplicao de Mtodos Condutimtricos Determinao da

Constante de Ionizao do cido Actico

Trabalho prtico 7

Henrique Silva FernandesJoo Manuel RodriguesRicardo Jorge Almeida

1 de junho de 2013


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Laboratrio de Qumica Fsica Biolgica2012/2013

1

Dados = 0,02174moldm!!!"# = 75,00cm!!.!"!"#$ . = 75,00cm!

Resultados e Tratamento de ResultadosTabela 1 Valores referentes calibrao do condutmetro com a soluoaquosa de KCl a 0,1M.

k /mS cm- 12,88Constante de Clula (l) /cm-1 1,020

T /C 25,0

Tabela 2 Valores referentes preparao das solues de cido actico erespectivas condutividades. Todas as solues foram preparadas para umvolume final de 100,0cm3.

Soluo Vmedido /cm k /mS cm-

A 5,00 54,0B 10,00 74,1C 15,00 91,4D 20,00 107,3E 25,00 119,4

Por forma a calcular a concentrao da soluo aquosa de NaOH, procedeu-se sua titulao condutimtrica recorrendo a uma soluo aquosa de HCl

padro com a concentrao de 0,02174 mol dm-3

. Os resultados obtidosencontram-se sumariados na Tabela 3.

Tabela 3 Valores de condutimetria referentes titulao condutimtrica dasoluo aquosa de NaOH com a soluo padro de HCl.Vadi/cm

3 k/mScm

-1

0,00 8,880,68 8,521,72 7,992,90 7,42

3,81 6,974,87 6,485,80 6,056,87 5,577,78 5,17

8,72 4,779,82 4,3210,80 3,9212,01 3,4413,68 2,824

14,51 2,50915,44 2,17716,32 2,21217,51 2,48518,60 2,72

19,67 2,94620,69 3,16721,61 3,35422,07 3,44722,50 3,532

23,03 3,63623,50 3,7624,02 3,8624,48 3,9524,68 3,98

Com o valores apresentados na Tabela 3 foi construdo o grfico (Figura 1) quepermite obter a intercepo das duas retas correspondente aos dois tipos decomportamento em soluo e assim obter o volume equivalente.


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1

Figura 1 Representao grfica dos valores de condutimetria para assoluo de HCl aps adies de pequenas alquotas de uma soluo aquosade NaOH. Respectivas regresses lineares. A verde esto representados todosos pontos experimentais, a preto os pontos usados para o primeiro ajuste lineare a azul os pontos utilizados no segundo ajuste.

Pela intercepo das duas retas possvel determinar o valor do volumeequivalente:Reta 1: = 0,442 0,005 + (8,65 0,04)

Reta 2: = 0,211 0,002 (1,21 0,03)

!" = 15,10cm!Procede-se ento ao clculo da concentrao da soluo aquosa de NaOH.

= .!"#

!"

= ,!

De seguida procede-se determinao da concentrao da soluo aquosa de

cido actico usada para a preparao das solues A a E por diluio. Adeterminao foi feita por titulao condutimtrica da soluo de cido acticocom a soluo de NaOH previamente titulada. Os resultados obtidosencontram-se sumariados na Tabela 4.

k = -0,4425 V + 8,6474R = 0,99911

k = 0,211 V - 1,2127R = 0,99967

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

k/ mS/cm

V /cm3


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2

Tabela 4 Valores de condutimetria referentes titulao condutimtrica dasoluo aquosa de cido actico com a soluo padro de NaOH.Vadi /cm

3 k /S cm-1

0,00 244,00,17 225,50,28 216,70,39 208,10,52 205,20,58 204,80,63 204,60,70 204,80,86 208,90,98 213,21,10 220,1

1,30 233,51,38 236,71,47 242,61,57 249,01,64 256,41,81 272,31,93 278,92,01 290,12,18 301,62,33 315,7

2,43 328,72,59 340,4

2,73 3572,91 3743,06 388

3,30 4123,60 4403,78 4584,01 4814,19 4974,40 5184,72 5484,99 5745,38 609

5,76 6476,08 6776,28 6956,49 7146,88 7527,17 7787,50 8077,82 8378,28 8788,80 924

9,97 102410,95 1106

11,90 118312,90 126213,41 1303

13,93 134214,10 135514,37 137514,91 141815,14 143515,38 145215,69 147515,91 149216,21 1529

16,41 157616,98 170017,42 180717,90 191418,37 201518,87 212819,58 228420,22 242620,90 257221,62 2727

23,88 3188

Com o valores apresentados na Tabela 4 foi construdo o grfico (Figura 2) quepermite obter a intercepo das duas retas correspondente aos dois tipos decomportamento em soluo e assim obter o volume equivalente.


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Figura 2 Representao grfica dos valores de condutimetria para assoluo de cido actico aps adies de pequenas alquotas de uma soluoaquosa de NaOH. Respectivas regresses lineares. A verde estorepresentados todos os pontos experimentais, a preto os pontos usados para oprimeiro ajuste linear e a azul os pontos utilizados no segundo ajuste.

Pela intercepo das duas retas possvel determinar o valor do volumeequivalente:Reta 1: = 87 2 + (1,510! 410!)Reta 2: = 216,2 0,8 (1956 6)

!" = 16,30cm!Procede-se ento ao clculo da concentrao da soluo aquosa de cidoActico.

. = .!"

!.!"!"#$

.

= ,

!Tabela 6 Valores referentes s condutivades de cada um das solues de A

a E e respectivas concentraes. Valores referentes a!

!, calculados a partir da

razo entre a concentrao (mol dm-3) e a condutividade (S cm-1).Soluo |c. Actico|X106/mol cm-3 k /S cm-1 kX105 /S cm-1 1/ /S-1 cm-2 mol

A 1,175 54,0 5,40 2,176X10-2

B 2,350 74,1 7,41 3,171X10- C 3,525 91,4 9,14 3,857X10-2D 4,700 107,3 10,7 4,380X10- E 5,875 119,4 11,9 4,920X10-

k = 216,19 V - 1955,6R = 0,99951

k = 87,382 V + 147,27R = 0,9991

200,0

700,0

1200,0

1700,0

2200,0

2700,0

3200,0

3700,0

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

k/ mS/cm

V /cm3


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2

Admitindo o comportamento de electrlito fraco para o cido actico, ser deesperar um ajuste dos valores de condutividade a uma reta com a seguinteequao:

= ! ! !

!

! (1)

Assim procedeu-se ao traado grfico de k em funo de !!, visto que k=.

Figura 3 Representao grfica dos valores de condutividade (k) em funodo inverso da condutividade molar (1/). Respectiva regresso linear.

Equao da reta: = 0,0026 0,0003!

! (910!! 110!!)

Dividindo o declive da reta obtida pelo valor absoluto da ordenada na origem possvel obter o valor da condutividade molar a diluio infinita.

!=

! !

!

!=

! = 288,9!!!

!! =

!!"#$%&"

!

+!"#$%& !"#$%&

!

!! = 510!

!= ,

!

k = 0,0026 1/ - 9X10-6R = 0,99742

5,00E-05

6,00E-05

7,00E-05

8,00E-05

9,00E-05

1,00E-04

1,10E-04

1,20E-04

2,000E-02 2,500E-02 3,000E-02 3,500E-02 4,000E-02 4,500E-02 5,000E-02

k /S cm-1

1/ /S-1 cm-2 mol


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3

O valor do grau de ionizao do cido actico pode ser calculado a partir darazo entre o mdulo da ordenada na origem e o valor da condutividade molara diluio infinita.

!=

!

!= 3,103410

!!

!!=

!

!!

!

!

+!"#$%& !"#$%&

!

!!= 710

!

!= ,

! !De modo a puder comparar, mais frente, o valor obtido com o da literatura,teremos de multiplicar o valor de 3,1X10-8 por 1000 de forma a corrigir o factode se ter usado o valor das concentraes em mol por cm-3 e que portantopode ser corrigido nesta fase pela multiplicao pelo respectivo fator.

!= ,

! !

Por forma a verificar a influncia da concentrao no grau de ionizaoprocedeu-se determinao do grau de ionizao pela equao (2) erespectiva representao grfica em funo da concentrao.

=!

!!(2)

Tabela 5 Valores referentes condutividade molar a diluio infinita,condutividade molar de cada soluo e grau de ionizao.

Soluo |c. Actico|X106

/mol cm-3 /Scm!mol!! /Scm!mol!!

A 1,175 45,96

2,9X102

0,23B 2,350 31,53 0,16C 3,525 25,93 0,13

D 4,700 22,83 0,11E 5,875 20,32 0,10


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4

Figura 4 Representao grfica do grau de ionizao do cido actico emfuno das suas diferentes concentraes.

Discusso/ConclusoO valor obtido para a condutividade molar a diluio infinita do cido

actico no se afasta muito no que descrito na literatura (390,7 S cm2 mol-1),pois o valor experimental obtido 2,9X1025X101 S cm2 mol-1 engloba o valordeterminado experimentalmente.

No que diz respeito constante de ionizao do cido actico, estaafasta-se um pouco do valor referenciado na bibliografia de 1,75X10 -5(pKa=4,76), tendo-se determinado experimentalmente o valor de 3,1X10

-5

7X10-6 (pKa=4,51). Este desvio parece surgir devido a erros sistemticos, comoa m calibrao do instrumento (condutmetro), erros nas medies dosvolumes ou simplesmente por se considerar o comportamento ideal dasoluo. Pois apesar de se tratarem de solues diludas, a soluo inicial decido actico relativamente concentrada, pelo que o uso da atividade eminvs da concentrao seria uma melhor opo para os clculos consequentes.

Por se tratar de um electrlito fraco, verifica-se que o grau de ionizaodiminui com o aumento da concentrao. Para alm disso, o perfil da curvaobtida (Figura 4) permite-nos prever que quando a concentrao de cidoactico tendesse para 0, o grau de ionizao tenderia para 1.

BibliografiaJ. M. Wilson, R. J. Newcombe, A. R. Denaro e R. M. Ricket, Experiments inPhysical Chemistry, Pergamon Press, Oxford, 1962.

P. W. Atkins, Physical Chemistry, 6th edition, Oxford University Press, Oxford,1999.

R. Chang, Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences, 3edio, University Science Books, Sausalito, 2000.

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

0,22

0,24

0,000E+00 2,000E-06 4,000E-06 6,000E-06

|c. Actico| /mol cm-3

aplicação de métodos condutimétricos à determinação da constante de ionização do...

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