UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Instituto de Cincias Agrrias

Campus Regional de Montes Claros

Francinete Veloso Duarte

PRTICAS DE QUMICA ANALTICA

QUALITATIVA

E QUANTITATIVA

Organizadores: Prof Francinete Veloso Duarte Daiane Souza Dias Mestranda em Cincias Agrrias- ICA/UFMG Isabela Rocha Menezes Mestranda em Cincias Agrrias- ICA/UFMG Cristiane Freitas Graduanda em Cincias de Alimentos- ICA/UFMG Ederson Paulo Graduao Nayara Christina Graduao Ana Paula Graduao Thulio Mendes Martins Graduao

Adaptado de: UFMG, Belo Horizonte - MG, 1995; ALMEIDA, P. G.V., Qumica Geral Prticas Fundamentais, UFV, Viosa/MG, 2009; Laboratrio de Qumica Analtica/Carlos Roberto Bellato et al. - UFV, Viosa/MG, 2000.

Montes Claros MG 2014

Algumas Normas de Segurana Segurana de Ordem Pessoal

Trabalhe com seriedade evitando brincadeiras. Trabalhe com ateno e calma.

Planeje sua experincia, procurando conhecer os riscos envolvidos, precaues a serem tomadas e como descartar corretamente os resduos.

Faa apenas as prticas indicadas pelo professor.

Usar roupas adequadas como calas compridas, sapatos fechados, o guarda-p deve ser de manga comprida e abotoado.

Conservar os cabelos presos

Ao pipetar, utilizar sempre uma pra ou pipetador.

Utilizar culos de segurana. As lentes de contato sob vapores corrosivos podem causar leses aos olhos.

Comunicar todos os acidentes ao superior.

No dirigir a abertura de tubos de ensaio ou frascos contra si prprio e as outras pessoas.

Alimentos nas bancadas, armrios e geladeiras dos laboratrios no so permitidos, ou mesmo se alimentar dentro do laboratrio.

Segurana Referente ao Laboratrio

O laboratrio deve estar sempre organizado, no deixe sobre as bancadas materiais estranhos ao trabalho, como bolsa, livro, blusa, etc..

Rotule imediatamente qualquer reagente ou soluo preparadas e as amostras coletadas com nome do reagente, nome da pessoa que preparou e data.

Use pinas e materiais de tamanho adequado e em perfeito estado de conservao.

Limpe imediatamente qualquer derramamento de reagentes (no caso de cidos e bases fortes, o produto deve ser neutralizado antes de proceder a sua limpeza). Em caso de dvida sobre a toxidez do derramado, consulte seu superior antes de efetuar a remoo.

Ao realizar uma experincia informe a todos do laboratrio.

Tampar sempre os frascos de reagentes e arrum-los uma vez usados.

INTRODUO A QUMICA ANALTICA A Qumica Analtica tem por objetivo o desenvolvimento de mtodos para a determinao da composio qumica dos materiais e o estudo da teoria em que se baseiam esses mtodos. A anlise qumica de um determinado material ou sistema de interesse (amostra) pode envolver simplesmente uma determinao qualitativa ou, de um modo mais completo, a investigao da sua composio quantitativa. Na anlise qualitativa identificam-se os tipos de elementos, ons ou molculas que constituem a amostra e na anlise quantitativa determinam-se a quantidade de cada um destes componentes. A escolha do mtodo mais indicado a ser usado na anlise quantitativa de uma amostra depende da prpria composio do sistema em causa e, portanto, a anlise qualitativa dever proceder qualquer determinao quantitativa. A qumica analtica geralmente considerada um ramo da Qumica, mas a sua importncia no mundo atual e a crescente necessidade de interveno do qumico analista em todos os campos cientficos, das indstrias e das pesquisas em geral transformam a Qumica Analtica em uma cincia por si mesma: cada vez se precisa de mais informaes obtidas pela anlise qumica para o desenvolvimento de novos processos industriais e para o controle de qualidade dos produtos obtidos, bem como para o controle da poluio ambiental derivada do prprio desenvolvimento tecnolgico. O diagnstico de doenas relacionadas com a presena de certos elementos no organismo e a formulao de novos medicamentos esto ligados com o desenvolvimento de novos mtodos de anlise, cada vez mais sensveis e mais rpidos e, sobretudo capazes de produzir resultados confiveis. Para que isso seja possvel, os mtodos clssicos de anlise (anlise gravimtrica e anlise titulomtrica) foram, na maioria dos casos, substitudos pela anlise instrumental que utiliza instrumentos, muita das vezes, sofisticados, mas capazes de fornecer resultados rpidos e automticos (inclusive continuamente).

Os mtodos clssicos e os processos instrumentais de anlise qumica sero discutidos no decorrer do presente curso. Uma viso geral da anlise qumica e sua diviso so apresentadas na Figura 1.

Figura 1: Fluxograma da Anlise Qumica

Os resultados da anlise qumica dependem da coleta das amostras as quais devero ser representativas do sistema a ser analisado. Por outro lado, para a escolha do mtodo de anlise importante o conhecimento prvio da composio aproximada da amostra, o que possvel atravs de processos simples de caracterizao das espcies qumicas componentes dos materiais. Os testes preliminares que se submetem as amostras constituem a chamada anlise por via, cujos resultados vo favorecer subsdios para a continuao de sua anlise qualitativa e quantitativa. As amostras slidas podem ser preparadas pelo processo norteamento conforme indicado nos manuais de anlise quantitativa. Uma grande quantidade do material a ser analisado colhido em diferentes pontos do sistema, dependendo do tamanho da amostra, o material misturado e homogeneizado e em seguida, dividido em quatro partes. Separam-se duas partes

extremas e desprezam-se as outras duas. Outra vez o material homogeneizado e fracionado em quatro partes, das quais duas partes extremas so guardadas e duas desprezadas. Este processo se repete at a soluo da amostra ao tamanho mais conveniente para a amostra. A quantidade final da amostra depende obviamente da disponibilidade inicial do sistema. No caso de lquidos e de gases a tcnica de coleta apresenta algumas variaes em face da natureza da amostra. Problemas relacionados com a conservao das amostras tambm devero ser observados. Nos casos de pequenssimas quantidades de amostra so oferecidas, a pr-concentrao do material recomendada o que se realiza atravs de tcnicas especiais de separao descritas nos trabalhos de pesquisas relacionados com este tipo de problema. O qumico analista dever est preparado para utilizar os artifcios que forem indicados em cada caso, tanto na preparao da amostra, como na sua determinao, o que envolve muita pacincia, fazendo da Qumica Analtica uma verdadeira arte para que se produzam bons resultados. As amostras obtidas em quantidades suficientes para permitir ao menos a duplicao confortvel da anlise, geralmente devero sofrer um pr-tratamento, que poder ser qumico ou fsico, conduzindo na maioria dos casos para a solubilizao da amostra em gua ou em cidos. Alm disso, os resduos que no forem solveis nesses reagentes podero ser transformados quimicamente por uma fuso slida (abertura de amostra) e ento postos em soluo. Via de regra, a amostra a ser analisada tratada sucessivamente com gua destilada, cido clordrico diludo, cido clordrico concentrado, cido ntrico diludo e concentrado, gua rgia (3 partes de HCl concentrado mais 1 parte de HNO3 concentrado) e normalmente o resduo aberto por meio de fuso com hidrognio sulfato de potssio, carbonato de potssio mais carbonato de sdio, etc., dependendo do tipo de resduo. Estes processos so amplamente escritos na literatura e no sero comentados nesta introduo em Qumica Analtica Aplicada, a no ser que seja utilizada no decorrer do curso, durante a realizao das experincias de laboratrio correspondentes. A continuao da anlise qumica do material, aps a preparao da amostra envolve a escolha e utilizao dos mtodos clssicos (anlise por via mida) e mtodos instrumentais tanto para a identificao qualitativa do sistema em observao como para a determinao quantitativa das espcies qumicas presentes (determinao da concentrao dos componentes da amostra). Alguns testes prvios (por via mida ou seca) so geralmente executados para a obteno das informaes qualitativas que levaro escolha do mtodo de anlise imediata ou elementar (determinao dos elementos constituintes do sistema e das frmulas mnimas) e das estruturas (determinao dos grupos funcionais e das estruturas moleculares das substncias presentes na amostra). A anlise prvia e suas concluses um ou mais mtodos complementares sero selecionados (Figura 2) como procedimento mais indicado para a continuao da anlise.

Figura 2: Mtodos de anlise qumica

Uso Aferio de materiais volumtricos: calibrao de pipetas

1. Introduo

A medida precisa de volume to importante em muitos mtodos analticos como a medida de massa. A unidade de volume o litro (L), definido como um decmetro cbico. O mililitro (mL) 1/1000 L e usado onde o litro representa uma unidade de volume inconvenientemente grande.

O volume ocupado por uma dada massa de lquido varia com a temperatura, assim como varia tambm o recipiente no qual est colocado o lquido, durante a medida. Entretanto, a maioria dos equipamentos de medida de volume so feitos de vidro, o qual felizmente tem pequeno coeficiente de expanso. Conseqentemente, as variaes no volume em funo da temperatura de um recipiente de vidro no precisam ser consideradas em trabalhos comuns em qumica analtica.

O coeficiente de expanso para solues aquosas diludas (aproximadamente 0,025%/oC) tal que uma variao de 5oC tem efeito considervel na confiabilidade da medida volumtrica.

As medidas volumtricas devem tomar como referncia alguma temperatura padro; este ponto de referncia geralmente 20oC. A temperatura ambiente da maioria dos laboratrios fica suficientemente perto de 20oC de modo que no h necessidade de se efetuar correes das medidas de volume. No entanto, o coeficiente de expanso para lquidos orgnicos pode requerer correes para diferenas de temperatura de 1oC ou at menos.

Medidas confiveis de volume so realizadas com uma pipeta, uma bureta ou um balo volumtrico.

As pipetas permitem a transferncia de volumes exatamente conhecidos de um recipiente para outro. As informaes relacionadas ao seu uso so dadas na Tabela 1.

Tabela 1: Caractersticas de pipetas

Nome Tipo de calibrao

*

Funo Capacidade disponvel,

mL

Tipo de drenagem

Volumtrica TD Liberao de volumes fixos 1-200 Livre

Mohr (graduada)

TD Liberao de volumes variveis

1-25 At a menor linha de calibrao

Sorolgica TD Liberao de volumes variveis

0,1-10 Soprar a ltima gota**

Sorolgica TD Liberao de volumes variveis

0,1-10 At a menor linha de calibrao

* TD, para dispensar; TC, para conter ** Um anel fosco prximo ao topo da pipeta indica que a ltima gota deve ser assoprada

Uma pipeta volumtrica ou de transferncia dispensa um volume fixo e nico, entre 0,5 e 200mL. Muitas pipetas tm cdigos coloridos para cada volume, para convenincia na identificao e manuseio. As pipetas de medida ou graduadas so calibradas em unidades convenientes para permitir a liberao de qualquer volume at sua capacidade mxima, variando de 0,1 a 25mL.

As pipetas volumtricas e graduadas so preenchidas at a marca de calibrao pela abertura inferior; a maneira pela qual a transferncia se completa depende do seu tipo especfico.

Como existe uma atrao entre a maioria dos lquidos e o vidro, uma pequena quantidade de lquido costuma ficar retida na ponta da pipeta aps esta ser esvaziada. Esse lquido residual nunca deve ser assoprado em uma pipeta volumtrica ou em algumas pipetas graduadas, mas pode ser assoprado em outros tipos de pipeta.

2. Consideraes gerais sobre o uso de equipamentos volumtricos

As marcas de volume so feitas pelos fabricantes com os equipamentos volumtricos bem limpos. Um nvel de limpeza anlogo deve ser mantido no laboratrio se estas marcas forem usadas com confiana. Somente superfcies de vidro limpas sustentam um filme uniforme de lquido. Poeira ou leo rompe este filme. Portanto, a existncia de rupturas no filme uma indicao de uma superfcie "suja".

Limpeza. Uma breve agitao com uma soluo quente de detergente geralmente suficiente para remover graxa e poeira. Agitao prolongada no aconselhvel j que pode aparecer um anel na interface detergente/ar. Este anel no pode ser removido e inutiliza o equipamento. Depois de ser limpo, o equipamento deve ser bem enxaguado com gua de torneira e ento duas a trs vezes com gua destilada.

Evitando a paralaxe. A superfcie de um lquido confinado num tubo estreito exibe uma curvatura marcante, ou menisco. comum utilizar a parte inferior do menisco como ponto de referncia na calibrao e no uso de equipamento volumtrico. Este ponto mnimo pode ser melhor visualizado segurando-se um carto de papel opaco atrs da coluna graduada.

Ao se ler volumes, seu olho deve estar no nvel da superfcie do lquido para assim evitar um erro devido paralaxe. Paralaxe um fenmeno que provoca a sensao: (a) do volume ser menor que seu o valor real, se a leitura do menisco for acima da linha perpendicular e (b) do volume ser maior, se a leitura do menisco for abaixo da linha do lquido.

Qumica Analtica qualitativa

PRTICA 01

ANLISE DE NIONS Parte 1

INTRODUO

Uma amostra a ser submetida anlise de nions pode conter grande nmero destes. Mesmo assim a identificao de cada um dos nions pode ser feita desde que se trabalhe em condies adequadas para eliminar interferncias.

No existe um esquema definitivo que permita separar os nions comuns em grupos. Na prtica, a amostra analisada submetida a uma srie de testes prvios, com o objetivo de eliminar alguns nions com base na cor da amostra, na sua solubilidade em gua, no valor do pH desta soluo e em reaes com certos compostos seletivos, como AgNO3 e BaCl2.

Quando a identificao de um nion feita por meio de uma reao de precipitao, a mudana do pH do meio constitui uma forma de impedir que outros sais precipitem, alm daqueles de interesse, tornando a reao, conseqentemente, mais seletiva. Entretanto, em alguns casos, como na anlise de halogenetos (Cl-, Br- e F-), torna-se necessria uma separao prvia de tais nions, em razo das dificuldades de se eliminarem as interferncias entre eles. OBJETIVOS - Estudar reaes de identificao de nions. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1 - Reao para identificao de nions a) Sulfato (SO4

2-) O nion sulfato forma sais solveis com a maioria dos ctions com exceo do Ba2+, Ca2+,

Sr2+ e Pb2+. A reao de identificao do SO42- pode ser feita por uma reao de precipitao com

o on Ba2+. O teste feito em meio cido tem sua especificidade aumentada, urna vez que a solubilidade do precipitado de sulfato de brio (BaSO4) formado no afetada significativamente pelo pH do meio.

b) Carbonato (CO3

2-)

O nion carbonato forma com a maioria dos ctions compostos pouco solveis, O teste de identificao do nion carbonato, para que seja especfico, deve ser feito depois de sua separao da soluo de amostra. O nion carbonato reage com cidos formando cido carbnico (H2CO3), um cido fraco e instvel, que se decompe em CO2(g) e H2O. O CO2(g) produzido ser conduzido a outro recipiente, que contm soluo de hidrxido de brio [Ba(OH)2]. A reao entre CO2 e Ba(OH)2 forma um precipitado branco de carbonato de brio (BaCO3).

c) Fosfato (PO4

3-)

O fosfato est disponvel geralmente na forma de hidrogenofosfato (HPO42-), devido

hidrlise. A identificao do fosfato pode ser feita atravs da reao de precipitao do on HPO42-

com soluo de molibdato de amnio [(NH4)2MoO4] em meio de cido ntrico, quando ocorre a precipitao de um sal duplo chamado fosfomolibdato de amnio [(NH4)3PO4Mo12O36], de colorao amarela.

d) Cloreto (Cl-), Brometo (Br-) e Iodeto (I-)

Para a identificao dos halogenetos (Cl-, Br- e I-), necessrio separar cada nion em razo das interferncias mtuas. Este processo requer cuidados especiais. Os halogenetos reagem com o on Ag+(aq), em meio cido, produzindo compostos pouco solveis, que, em mistura, so difceis de identificar.

PRTICA 02

ANLISE DE NIONS Parte 2 OBJETIVOS a) Estudar reaes de identificao de nions. b) Identificar os nions de uma amostra. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1 - Reao para identificao de nions e) Oxalato (C2O4

2-) O on C2O4

2- pode ser identificado por uma reao de precipitao com o on Ca2+ em uma soluo de cido actico. O on SO4

2- deve ser removido para no interferir na reao.

f) Cromato (CrO4

2-)

O on CrO42- amarelo em soluo aquosa neutra, convertendo-se em dicromato (Cr2O7

2-) de cor alaranjada quando se acidifica a soluo original, o que pode facilitar a sua identificao. Em meio cido, o on Cr2O7

2- na presena de H2O2 produz perxido de crmio, azul, instvel, de formula CrO5, que pode ser extrado com ter.

2 - Testes preliminares

b) Deteco de nions oxidantes

A um tubo de ensaio adicione cerca de 2 mL de soluo da amostra, 1 mL de soluo de HCl 1 mol.L-1 e 1 mL de soluo de KI 0,1 mol.L-1, nesta ordem, e agite a soluo resultante. Se a cor da soluo passar a castanho-amarelado (I2) porque os nions CrO4

2-, NO2-, ClO3- e NO3- podem estar presentes. O on NO2- ser evidenciado somente com o aquecimento do tubo em banho-maria.

PRTICA 03

ANLISE DE CTIONS

INTRODUO

Os elementos qumicos (metlicos e semi metlicos) podem gerar grande nmero de

ctions. Alm disso, a grande maioria destes elementos possui mais de um estado de oxidao

estvel nas condies ambientais, aumentando ainda mais esse nmero. Assim, mais

conveniente separar os ctions em um pequeno nmero de Grupos Analticos.

Os ctions podem ser separados em cinco grupos, sendo os Grupos II e III subdivididos

em subgrupos A e B, conforme mostrado na Figura 3.1. Cada um destes grupos pode ser

caracterizado por um reagente apropriado (reagente de grupo), que capaz de precipitar

completamente todos os ctions do grupo em questo, sem que ocorra a precipitao de nenhum

outro ction que pertena a outro grupo subseqente, desde que se trabalhe em condies

perfeitamente definidas e controladas. Esta diviso dos ctions em grupos analticos permite

verificar rapidamente se existe pelo menos um ction de determinado grupo presente em unia

amostra, bem como isol-lo rapidamente de ctions pertencentes a outros grupos que podem

estar presentes na amostra.

Aps a separao dos ctions em grupos, verifica-se que h casos em que necessrio

obt-los individualmente, quando a identificao na mistura no possvel. Para isso, cada grupo

possui um esquema bsico de separao (Figura 3.2) para se conseguir uma boa seletividade na

sua identificao.

OBJETIVO

a) Separar e identificar os ctions do Grupo 1A (Subgrupo do Fe).

Figura 3.1: Fluxograma de separao sistemtica dos grupos de ctions.

Figura 3.2- Fluxograma para separao e identificao dos ctions do grupo IIIA (Subgrupo do Fe).

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1- Separao dos ctions do Grupo IIIA

O reagente de grupo para precipitar os ctions do Grupo IIIA a mistura NH3+ NH4Cl (pH9), pois necessrio diminuir a concentrao de OH- livre para impedir que outros ctions precipitem na forma de hidrxidos, uma vez que ainda podem estar presentes na amostra os ctions do Grupo III-B, IV e V. O NH4Cl vai interferir como on comum no equilbrio da NH3 (base fraca), deslocando-o no sentido da forma molecular, diminuindo a concentrao de OH-, conforme o esquema:

Nestas condies de baixa concentrao de ons OH-, somente os hidrxidos menos

solveis precipitam. Estes hidrxidos so Fe(OH)3, Al(OH)3 e Cr(OH)3. Com a adio de NaOH, o Al(OH)3 e o Cr(OH)3 passam para a forma de nions, por serem o Al2O3 e Cr2O3 xidos anfteros.

Os ons aluminato ([Al(OH)4]-) e cromito ([Cr(OH)4]

-) so solveis, podendo, portanto, ser separados do Fe(OH)3(s) por filtrao. O on [Cr(OH)4]

-, por efeito do agente oxidante, H2O2, passa para a forma de on CrO42-.

Em um bquer de 50 mL, colocar 10 mL da soluo-amostra contendo os ctions do Grupo IIIA e 10 mL de soluo saturada de NH4Cl. Aquecer at a ebulio e adicionar, sob agitao, gota a gota, soluo de NH3 7,0 mol.L

-1 lentamente at o meio se tomar bsico (comprovar com papel-de-tornassol); em seguida, acrescentar cerca de 1 mL de soluo NH3. Continuar a fervura por mais ou menos 2 minutos e, Cr(OH)3(s) + OH

- [Cr(OH)4]- CrO2 + 2H2O

em seguida, filtrar e lavar o precipitado com cerca de 10 mL de soluo de NH4Cl/NH3 0,5 mol.L-1 (pH9). Desprezar o filtrado somente aps verificar que a precipitao foi completa. Adicionar ao filtrado algumas gotas de soluo de NH3 e verificar se houve formao de precipitado.

Transferir o precipitado para um bquer e adicionar cerca de Q mL de soluo de NaOH 4 mol.L-1, agitar, acrescentar cerca dc 10 mL de H2O2 3% (10 volumes) e agitar novamente. Aquecer a suspenso at a ebulio por aproximadamente 2 minutos, at cessar toda a efervescncia (decomposio do excesso de H2O2).

Filtrar e lavar o precipitado com uma pequena quantidade de gua quente. Recolher a gua de lavagem em outro bquer, para evitar a diluio do filtrado. O precipitado retido no papel de filtro contm Fe(OH)3 (marrom), filtrado [AI(OH)4]

- (incolor) e CrO42- (amarelo).

2 - Confirmao da presena de ferro (on Fe3+)

Os ons Fe3+ reagem com SCN formando um complexo vermelho intenso, de frmula [Fe(SCN)6]3-:

Essa reao um teste altamente sensvel para indicar a presena de ons Fe3+. Outros ctions, incluindo Fe2+, no interferem. O teste feito em meio cido, o que minimiza a hidrlise de Fe3+.

Qumica analtica quantitativa

ANLISE TITULOMTRICA

O termo anlise titulomtrica refere-se anlise qumica efetuada pela medida da

quantidade de uma soluo (titulante), cuja concentrao conhecida. Esta soluo reage

quantitativamente com uma quantidade conhecida de soluo da substncia a ser determinada

(titulado). O titulado, tambm, pode apresentar concentrao exatamente conhecida e, nesse

caso, a concentrao do titulante determinada. A soluo de concentrao exatamente

conhecida denominada soluo-padro.

A concentrao da substncia a ser titulada calculada a partir da quantidade do

reagente-padro que foi usado, da equao qumica da reao e das massas moleculares dos

compostos que reagem.

No preparo da soluo de um reagente padro primrio, apenas medida uma massa

definida e dissolvida no solvente apropriado. Quando o reagente no padro primrio (como

hidrxidos alcalinos e cidos inorgnicos), prepara-se uma soluo de concentrao aproximada,

que padronizada posteriormente atravs de uma soluo j padronizada.

TITULAO DE NEUTRALIZAO

INTRODUO

A titulao de neutralizao ou cido-base envolve a determinao de espcies cidas ou

bsicas. A metodologia analtica baseia-se no reao entre os ons H3O+ e OH-, de acordo com

a equao.

H3O+ + OH- 2H2O

A soluo-padro de cidos fortes muito utilizada na determinao de espcies cidas ou

bsicas. cidos e bases geralmente no so utilizados como solues titulantes.

A representao grfica que mostra a variao do logaritmo de uma concentrao com

quantidade de uma soluo titulante adicionada chamada de curva de titulao. O logaritmo

desta concentrao sofre uma variao brusca nas imediaes do ponto de equivalncia e este

fato de grande importncia para a localizao do ponto final da titulao. Na titulao de

neutralizao, a concentrao varivel refere-se ao on hidrognio (H3O+) e a curva de titulao e

obtida lanando-se o valor de pH obtido de acordo com o volume de soluo- padro adicionada,

como mostrado na figura abaixo. A variao brusca nas imediaes do ponto de equivalncia

pode ser determinada medindo-se o pH da soluo durante a titulao. Uma alternativa para os

medidores de pH o uso de indicadores cido-base, isto , a faixa de viagem do indicador deve

estar contida no intervalo de variao brusca no pH da soluo. A maior ou menor intensidade de

variao de pH, prxima ao ponto de equivalncia depende da concentrao de das espcies

titulante e titulada e das constantes de ionizao.

Nas reaes de neutralizao, o pH no ponto de equivalncia pode ser maior, menor ou

igual a 7, conforme as espcies envolvidas sejam cido forte, base forte ou fraca, ou ainda, sais.

Como este mtodo titulomtrico, as reaes entre titulantes e titulados devem preencher certos

requisitos: a equao deve ser descrita por uma nica equao, o ponto final da titulao com o

emprego de indicadores cido-base de ser de fcil visualizao, e a reao deve se processar de

forma razoavelmente completa no ponto de equivalncia.

A titulao de neutralizao usada na maioria dos casos em macro quantidades, mas,

em alguns casos pode ser aplicada como tcnica micro analtica. A exatido das anlises

titulomtricas aplicadas macro quantidades alcana o nvel de 0,1%, o que quimicamente, um

bom resultado.

PRATICA 04

PREPARO E PADRONIZAO DE SOLUO DE CIDO CLORDRICO

OBJETIVO

a) Preparar e padronizar uma soluo de cido clordrico (HCl)

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Um dos processos usados na obteno de soluo padro de cido clordrico a

destilao de uma soluo desta substncia at a obteno de um produto que tenha um ponto

de ebulio constante, ou seja, a formao do azeotrpo do cido clordrico. Outro processo,

mais comum, a obteno da soluo a partir de cido clordrico concentrado. Em seguida, usa-

se um reagente-padro primrio de carter alcalino para determinar a concentrao real da

soluo anteriormente preparada.

Usa-se, para esta operao, por exemplo, carbonato de sdio (Na2CO3), que

encontrado comercialmente com pureza de 99,95%. Cuidados relativos secagem e pesagem

de cada reagente-padro primrio devem ser observados antes do uso.

Na padronizao de soluo de HCl usando Na2CO3 como padro primrio, a equao da

reao envolvida :

Na2CO3 + HCl 2 NaCl + H2O

O ponto final da titulao, quando todo o carbonato (CO3-2) convertido em dixido de

carbono (CO2), ocorrer em pH 3,9. O alaranjado de metila um indicador adequado para esta

titulao, pois a viragem de cor do vermelho para o amarelo no pH igual a 3,1 4,4.

1 Preparo da soluo de cido clordrico (HCl) aproximadamente 0,1 mol L-1

Verificar no rtulo do frasco de HCl concentrado sua massa molar, concentrao

(porcentagem em massa) e densidade. Calcular a sua concentrao em mol L-1. Com este dado

calcular o volume de HCl concentrado necessrio para a preparao de 250 ml de soluo

aproximadamente 0,1 mol L-1. Adicionar cerca de 100 ml de gua destilada no balo volumtrico

de 250 ml. Medir em proveta o volume de HCl concentrado e transferir para o balo contendo os

100 ml de gua. Completar o volume com gua destilada e homogeneizar a mistura.

2 Padronizao da soluo de cido clordrico (HCl) aproximadamente 0,1 mol L-1

Pesar a massa de duas amostras, contendo exatamente 0,100 a 0,125g de carbonato de

sdio anidro (previamente seco em estufa a 260-270 C durante 6 horas), e transferir cada uma

para um frasco erlenmeyer de 250 mL. Dissolver cada amostra em aproximadamente 25 ml de

gua destilada adicionar 2 gotas de soluo de alaranjado de metila (indicador). Encher a bureta

com a soluo de HCl recm preparada. O frasco erlenmeyer contendo o Na2CO3 e o indicador

deve ser colocado sobre um fundo branco (folha de papel), para facilitar a visualizao da

mudana de cor do indicador. Adicionar o cido lentamente, com agitao constante do

erlenmeyer, at que a colorao do indicador comece a modificar. Nesta altura, o ponto de

equivalncia ainda no foi atingido. Aquecer a soluo at incio de fervura para eliminar o

excesso de CO2, que poderia causar uma viragem prematura do indicador. Esfriar a soluo at

temperatura ambiente. Lavar as paredes internas do frasco erlenmeyer com gua destilada, com

o auxlio do frasco lavador, e continuar a titulao cuidadosamente adicionando cido gota a gota,

at o aparecimento de colorao avermelhada. Anotar o volume consumido de HCl. Repetir a

titulao.

Calcular a concentrao exata da soluo de HCl.

PRATICA 05

PREPARO E PADRONIZAO DE SOLUO DE HIDROXIDO SE SDIO E DOSAGEM DE CIDO

OBJETIVOS

a) Preparar e padronizar uma soluo de Hidrxido de sdio (NaOH) b) Determinar o teor (%) de cido actico (CH3COOH) em amostra de vinagre. c) Determinar o teor (%)de cido ltico em amostra de leite. d) Determinar o teor(%) de cido ctrico em amostra de limo.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1-Preparo da soluo de hidrxido de sdio (NaOH) aproximadamente 0,1molL-1 isenta de carbonato.

As soluespadro alcalinas so razoavelmente estveis, salvo no que diz respeito

absoro, pelo hidrxido, de dixido de carbono(CO2) da atmosfera. O NaOH, quando solido ou na forma de soluo, absorve rapidamente dixido de carbono com a formao de carbonato. Outro fator a ser considerado que solues de NaOH atacam o vidro, produzindo silicato de sdio, devendo, portanto ser guardadas em frascos de polietileno.

2-Padronizao da soluo de hidrxido de sdio (NaOH) aproximadamente 0,1mol L-1

usando HCl padronizado.

O NaOH slido no pode ser utilizado como reagente-padro primrio por ser muito higroscpio. As solues de NaOH devem, portanto, ser muito higroscpicos. As solues devem, portanto, ser padronizadas contra reagentes cidos, como o hidrogenoftalato de potssio (HK (C8H404)) ou hidrogenoiodato de potssio (HK (IO3)2) que so reagentes-padro primrios, ou HCl de concentrao exatamente conhecida (padro secundrio).

Pipetar 10,00mL da soluo de HCl padronizado (0,1molL-1) para um frasco erlenmeyer de 250,00mL. Diluir com um pouco de gua destilada mais ou menos 20,00mL e adicionar 2 a 3 gotas de indicador fenolftalena. Iniciar a titulao adicionando soluo de NaOH lentamente, com agitao constante, at aparecimento de colorao rsea. Anotar o volume consumido de NaOH. Repetir a titulao.

Dissolver 50g de NaOH em 50 ml de gua recm-destilada em um frasco erlenmeyer. Deixar esfriar decantar at que o precipitado tenha se depositado no fundo do recipiente. Para obter uma soluo aproximadamente 0,1molL-1, transferir cuidadosamente, por meio de uma pipeta graduada, 4,8mL da soluo concentrada e lmpida para um balo volumtrico de 1.000,0 ml que j contenha certa proporo de gua destilada. Completar o volume com gua destilada, homogeneizar a mistura e armazena-la em frasco de polietileno.

3-Determinar o teor de cido actico (CH3COOH) em vinagre (dosagem de cido fraco) Na titulao de cido fraco com base forte e na de base fraca com cido forte muito

importante escolha do indicador a ser usado, para minimizar o erro de titulao. Nesses casos, a inclinao das curvas de titulao prxima ao ponto de equivalncia no to acentuada quanto nas curvas de titulao de cidos fortes com bases fortes e vice-versa.

4-Determinao do teor de cido ltico no leite

5-Determinao do teor de cido ctrico no limo

Pipetar 10,00mL de vinagre para um balo volumtrico de 100,00ml. Completar o volume com gua destilada at o trao de referncia e homogeneizar. Pipetar 20,00mL da soluo preparada para um frasco de erlenmeyer. Adicionar 20,00mL de gua destilada e 2 a 3 gotas de do indicador fenolftalena. Titular com soluo padronizada de NaOH 0,1molL-1 at o aparecimento de colorao rsea. Anotar o volume consumido de NaOH. Repetir a titulao.

Pipetar 20 ml de leite e transferir para um erlenmeyer. Adicionar 3 gotas de fenolftalena e titular com soluo de KOH 0,1M at o aparecimento da cor rosa.

Espremer o limo e filtrar o suco num pano de algodo. Pipetar 25 ml desse suco, transferir para um balo volumtrico de 100 ml. Completar o volume com gua destilada at o menisco. Pipetar uma alquota de 20 ml para um erlenmeyer e adicionar 3 gotas de fenolftalena. Titular com soluo de KOH 0,1 M at o aparecimento da cor rosa.

PRATICA 6

DETEMINAO DO TEOR DE HIDROXIDO DE MAGNSIO NO LEITE DE MAGNSIA

Objetivo

a)- Determinar o teor de hidrxido de magnsio (Mg(OH)2) em amostra de leite de magnsia.

Introduo

O leite de magnsia constitudo de uma suspenso de hidrxido de magnsio, com uma

especificao mdia estabelecida de 7% em peso. A titulao direta de uma alquota da amostra

de leite magnsia difcil de ser realizada, pois uma suspenso branca e opaca. Alm disso, as

partculas de hidrxido de magnsio em suspenso podem causar erros ao aderirem s paredes

do frasco erlenmeyer, ficando fora de contato com o cido clordrico titulante. Outro problema que

pode surgir em consequencia de a amostra ser opaca a difcil percepo de uma mudana

precisa da cor do indicador no ponto final da titulao.

Para contornar tais problemas, adiciona-se um volume definido e que proporcione concentrao

em excesso de uma soluo-padro de cido clordrico para dissolevr e neutralizar todas as

partculas suspensas de hidrxido de magnsio, resultando em uma soluo transparente. Em

seguida, o acido clordrico em excesso titulado com uma soluo-padro de hidrxido de sdio.

Mg(OH)2 + 2H+

(excesso) 2H2O + Mg2+

H+ (que no reagiu) + OH-

(titulante) H2O

Procedimento Experimental

PRATICA 6

Agite vigorosamente o frasco que contm o leite de magnsia para homogeneizar a

suspenso, o que garantir maior preciso no teor a ser determinado. Em um bquer de 50 mL,

mea a massa de cerca de 1,00 g desse leite de magnsia previamente homogeneizado.

Usando um frasco lavador com gua destilada, transfira esta amostra para um frasco

erlenmeyer, enxaguando o bquer vrias vezes para garantir toda a transferncia do material.

Pipetar 50,00 mL (pipeta volumtrica) de soluo de homogeneizar a soluo resultante.

Adicionar ao frasco erlenmeyer 2 a 3 gotas de fenolftalena como indicador. Titular com soluo

padronizada de NaOH 0,1 mol.L-1 at o aparecimento da colorao rsea. Anotar o volume

consumido de NaOH referente amostra de leite de magnsia. Repetir a titulao.

.

TITULAES DE PRECIPITAO

PRATICA 7

Sua reduo e, no segundo, fotodecomposio, o que provoca a formao

padronizada, de prata metlica. Por esta razo a soluo de AgNO3 normalmente

padronizada, utilizando-se NaCl como padro primrio e deve ser armazenada em

ambiente sem contato com a luz.

PRATICA 8

PRATICA 9

PRATICA 10

1- Preparo da soluo-padro de dicromato de potssio (K2Cr2O7) 0,01 mol. L-1

4- Determinao do teor de ferro total ( ons Fe2+ + Fe3+) na amostra

PRATICA 11

Qumica Analtica Instrumental

PRTICA N 12

COLORIMETRIA

INTRODUO

A radiao eletromagntica, a luz como exemplo, propaga-se em linha reta descrevendo

uma trajetria, como mostrada abaixo:

Em que o comprimento de onda.

Para cada comprimento de onda tem-se uma energia associada, que matematicamente

pode ser escrita como:

Onde h a constante de Planck (6,63 x 10-34 joules/seg.) e c a velocidade da luz (3 x 108

m/seg.).

Por esta expresso pode-se concluir que a energia inversamente proporcional ao

comprimento de onda.

A radiao eletromagntica com comprimento de onda entre 400 a 700 nm est na regio

da luz visvel, e cada faixa de comprimento de onda relativamente estreita est relacionada com

uma definio de cor.

Se uma determinada substncia colorida, quando exposta a luz branca, isto significa que

ela est transmitindo principalmente uma energia com um determinado comprimento de onda

associado cor complementar da que est sendo transmitida.

Esquematicamente podemos representar o exposto num diagrama triangular no qual a cor

exposta representa o complemento.

E = h. c

Quando a radiao eletromagntica incide sobre uma soluo transparente, parte desta

energia absorvida e parte transmitida.

A intensidade de energia que absorvida por uma soluo diretamente proporcional

sua concentrao, ou seja, a quantidade de espcie que absorve a luz por unidade de volume.

A relao entre as intensidades de luz transmitida e incidente denomina-se transmitncia.

A transmitncia est relacionada com a concentrao, segundo uma funo logartmica, como

pode ser visto na figura abaixo.

A absorbncia definida matematicamente a partir da transmitncia:

Existe uma relao linear dentro de certos limites entre absorbncia e a concentrao da

soluo. Esta relao equacionada pela lei Lambert-Beer:

Onde: A = absorbncia b = espessura da soluo atravessada pela radiao (caminho ptico) (cm). c = concentrao da soluo (mol.L-1). = Coeficiente de extino molar ou absortividade molar, que caracterstico de cada substncia, em dado comprimento de onda (L.mol-1.cm-1).

Vermelho

Violeta

Azul Verde Amarelo

Alaranjado

T

C

A = log 1 T

A = .b.c

OBJETIVOS

a) Ilustrar a utilizao de um fotmetro em anlise.

b) Determinar a concentrao de uma soluo de permanganato de potssio (KMnO4).

PROCEDIMENTOS

a) Escolha do filtro

Para as determinaes fotomtricas escolhe-se um filtro que fornea a menor

transmitncia, ou seja, que corresponde a uma maior absorbncia, para a espcie analisada.

Estes filtros no do um definido, mas uma faixa de comprimento de onda.

Se as determinaes fossem feitas em um espectrofotmetro, que seleciona mais

definidos escolher-se-ia o comprimento de onda, para trabalho, correspondente maior

absorbncia.

b) Preparo da curva de calibrao para a determinao de MnO-4

c) Determinao da concentrao de MnO4-

Preparar uma soluo diluda de KMnO4 e medir a transmitncia para cada um dos filtros do fotocolormetro. Escolher o filtro que corresponda maior absorbncia.

A partir de uma soluo 0,01 mol.L-1 de KMnO4, fazer vrias diluies para 1 x 10-3, 1x10-

4, etc., para determinar o intervalo de concentrao de trabalho, ou seja, onde h uma variao de absorbncia aprecivel. No intervalo de concentrao de trabalho, preparar 5 padres de concentrao conhecida. Medir as transmitncias e calcular as absorbncias correspondentes.

Construir um grfico da absorbncia em funo da Concentrao de MnO4-.

Medir a transmitncia das amostras e transformar em absorbncia. Determinar a concentrao da soluo, utilizando a curva de calibrao construda com os padres (Absorbncia x Concentrao)

PRTICA 13

POTENCIOMETRIA

INTRODUO

Na potenciometria, quando um metal est imerso em uma soluo que contm os seus prprios ons Mn+, desenvolve-se um potencial de eletrodo, cujo valor dado pela equao de Nernst: Onde R a constante dos gases perfeitos (8,314 J.K-1. Mol-1), F a constante de Faraday (96485 C), T a temperatura absoluta (kelvin), n o nmero de cargas dos ons, aMn+ a atividade dos ons na soluo. ln o logaritmo natural (2,303 x log) e E0 uma constante, o potencial padro do eletrodo, que depende do metal e da temperatura. Empregando os valores R, F e T = 25 C (298 K) a expresso pode ser simplificada para: O potencial E pode ser medido com o eletrodo indicador, ou seja, o eletrodo do metal combinado com outro eletrodo, chamado de eletrodo de referncia. Nas medidas potenciomtricas, emprega-se comumente como eletrodo de referncia o de colomelando ou o de prata-cloreto de prata. O eletrodo de referncia apresenta um potencial exatamente conhecido (Eref), que independente da concentrao da espcie de interesse (M

n+) ou de outros ons na soluo sob estudo. O eletrodo indicador desenvolve um potencial (Eind) que depende da atividade da espcie de interesse (aMn+). O potencial de uma cela (Ecela), formada pelo eletrodo indicador e referncia determinado pela equao: O potencial Ej que aparece na equao desenvolve-se atravs das junes lquidas formadas pela ponte salina, que previne os componentes da soluo e da espcie de interesse misturar-se com aquelas do eletrodo de referncia. Para medidas do potencial de uma cela necessrio um potencimetro ou um voltmetro, se o eletrodo indicador for um eletrodo de membrana (como o de vidro), um potencimetro simples no adequado e se usar um medidor de pH, ou mais corretamente, um medidor da atividade inica dos ons. A leitura do instrumento pode dar o valor de pH (ou pM) ou o valor da atividade dos ons no modo de milivolt. O instrumento pode ser utilizado para determinar diretamente o pH ou a variao de milivolts, quando se realiza uma titulao potenciomtrica. Assim, estes instrumentos podem ser usados como milivoltmetros, com diversas combinaes de eletrodos, o qual permite registrar a variao de milivolts durante o avano de uma titulao para os mais variados tipos (neutralizao, precipitao, oxidao-reduo e complexao). O potencial em milivolts gerados durante a titulao pode ser registrado continuamente durante uma titulao, para se obter a curva de titulao. O registro da curva de titulao pode ser obtido atravs de um registrador ligado aos terminais de sada do instrumento. Como mostrado na Figura 6 (a), o ponto final da titulao est localizado no ponto ascendente da curva. Embora seja possvel ter um valor aproximado do ponto final, localizando-o a meio caminho do segmento ascendente, atravs de mtodos geomtricos como, por exemplo, o dos crculos tangentes. O

E = E0 + (RT/nF) x ln aMn+

E = E0 + 0,0591/n x log aMn+

Ecela = Eind - Eref - Ej

uso de mtodos analticos na construo da curva de titulao melhora consideravelmente a localizao do ponto final. Nestes mtodos se constri a curva da primeira derivada (E/V contra Volume mdio) ou a segunda derivada (E2/V2 contra Volume mdio), com mostrado na Figura 6 (b) e 6 (c), respectivamente. A curva de primeira derivada [Figura 6 (b)] tem um mximo no ponto de inflexo da curva de titulao, isto , no ponto final; a curva da segunda derivada [Figura 6 (c)] nula no ponto em que o coeficiente angular da curva da primeira derivada for um mximo. Os mtodos de primeira e segunda derivada para a localizao do ponto do final da titulao so utilizados em muitos tituladores automticos. Figura 6: Titulao potenciomtrica de 0,002 mol.L-1 OBJETIVOS

a) Ilustrar a utilizao de um instrumento de medidas de pH (potencimetro) em anlise. b) Desenvolver a titulao potenciomtrica de uma base forte com um cido forte.

PROCEDIMENTO

a) Medir o pH de uma soluo

O eletrodo de vidro o que se usa mais amplamente entre os eletrodos sensveis ao hidrognio. A sua operao depende do potencial eltrico que se desenvolve quando uma membrana de vidro fica imersa numa soluo. A equao E = K + 0,0591 x pH relaciona o potencial com o pH (pH = - log aH+), onde K chamado de potencial de assimetria. O potencial de assimetria caracterizado de cada eletrodo de vidro, pois depende da natureza do vidro utilizado na membrana e seu valor varia ligeiramente com o tempo. Assim, pela existncia desse potencial de assimetria, cujo valor se modifica com o tempo, no se pode atribuir um valor constante a K, e todo eletrodo de vidro tem que ser padronizado frequentemente, mediante uma soluo com atividade de ons hidrognios conhecida (uma soluo tampo). A equao de Nernst mostra que o potencial do eletrodo de vidro, para um dado valor de pH, depende da temperatura da soluo. Um medidor de pH, inclui um controle de temperatura, de modo que a escala do medidor possa ser ajustada de modo a corresponder a temperatura da soluo problema.

Ajustar a temperatura do instrumento com a temperatura da soluo, colocar a chave seletora para leitura de pH e realizar a sua calibrao com duas solues tampes de pH = 4,0 e pH = 7,0. A dois Bqueres de 50 mL devidamente rotulados adicionar o tampo de pH = 4,0 e pH = 7,0, respectivamente. Retirar o eletrodo de vidro do recipiente, onde est imerso em gua, lavar seu bulbo com gua destilada e mergulhar na soluo tampo de pH = 4. Ajustar o primeiro seletor do instrumento para o valor deste pH. Retirar o eletrodo da soluo e lavar seu bulbo com gua destilada e mergulhar na soluo tampo de pH = 7,0, ajustar o segundo seletor (taxa de variao) do instrumento para o valor deste pH. Retirar o eletrodo de vidro da soluo tampo, lavar com gua destilada, recoloc-lo novamente na soluo tampo de pH = 4,0. Caso no houver confirmao do pH = 4,0, repetir o procedimento de calibrao. Com o instrumento (eletrodo de vidro) calibrado, lavar o eletrodo com gua destilada e mergulhar nas solues problemas, contido em um Bquer de 50 mL.