Universidade Federal de So Joo Del-ReiCampus Alto ParaopebaEngenharia de Bioprocessos

Determinao do teor de carbonato e hidrxido em uma amostra de soda custica

Relatrio apresentado como parte das Exigncias da disciplina Qumica Analtica Experimental aplicada a Bioprocessos sob responsabilidade da Prof. Ana Maria de Oliveira.

Emlio da Costa dos Santos 144200047Gabriella Cristina Procpio da Silva 144200034Talita Ferreira Mota 134200046Jos Carlos Banes T.jr. 144200055

Ouro Branco MGAbril/2015

Determinao do teor de carbonato e hidrxido em uma amostra de soda custica 1. Resumo Na composio da soda custica encontra-se hidrxido de clcio e carbonato de sdio, os quais foram determinadas suas alcalinidade totais e as concentraes atravis de duas titulaes ,assim uma determina o teor de ons OH- e a outra determina a alcanilidade total da amostra para calcular a alcanilidade dissolveu a soda custica em gua e titulou a soluo com soluo padro de cido clordrico 0,1 mol L-1 usando o alaranjado de metila como indicador e para determinar o teor neutralizou a maior parte de do hidrxido com cido clordrico depois aqueceu a soluo e adicionou cloreto de brio at no formar mais precipitado e colocou-se algumas gotas de azul de bromotimol e por fim titulou com soluo padro de cido clordrico 0,1 mol L-1.Dessa forma,a volumetria de neutralizao cido-base mostrou eficiente e o baixo desvio- padro demostra boa preciso do mtodo utilizado , assim a concentrao de hidrxido de sdio maior que a de carbonato , o que indica boa qualidade da soda custica utilizada no mtodo.

2. Resultados e DiscussesA soda custica comercial utilizada neste experimento (YARA,98 %) formada principalmente por hidrxido de sdio e contm outros produtos minoritrios, como o carbonato de clcio. A sua produo est ilustrada na reao abaixo:Reao 1: Na2CO3(s) + Ca(OH)2(aq) CaCO3(s) + NaOH(aq)Como a reao no apresenta um rendimento de 100%, o produto final pode ainda conter resduos de carbonato de sdio, que em meio aquoso se dissocia em ons Na+ e CO32-, de acordo com a reao 2. A basicidade do produto proveniente da concentrao dos ons OH-, e estes so gerados tanto pela dissociao do hidrxido de sdio quanto pela hidrlise do on carbonato, representados pelas reaes 3 e 4.Reao 2: Na2CO3(aq) 2Na+(aq) + CO32-(aq)Reao 3: NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq)Reao 4: CO32-(aq) + H2O HCO3-(aq) + OH-(aq)O hidrxido de sdio uma base forte e est em maior quantidade no produto final, assim ser a maior fonte de hidroxilas na soluo. Portanto, a dissociao do NaOH fornece mais rapidamente ons hidroxilas na soluo, fazendo com que o equilbrio da reao 4 seja deslocada no sentido de formao do on carbonato, freando a reao e a formao de OH-. Assim, o clculo da alcalinidade total da soluo ser considerando apenas as hidroxilas provenientes da dissociao do hidrxido de sdio.PARTE I Determinao da alcalinidade totalNa primeira parte do experimento, pesou-se 1,1 g de soda custica comercial (YARA,98%), e a diluiu em gua livre de CO2. Em seguida, transferiu-se quantitativamente a soluo para um balo volumtrico de 250 mL, completando o volume com esse mesmo tipo de gua. Titulou-se trs alquotas de 25 mL desta soluo, com uma soluo padro de cido clordrico 0,1 mol L-1, utilizando o alaranjado de metila como indicador. Os volumes titulados de HCl esto na tabela 1.Tabela 1: Volumes de HCl utilizados nas titulaes de soda custica comercialReplicatasVolume (mL)

132,00

232,50

332,20

A mdia dos volumes de HCl foi calculada pela frmulas abaixo:

mLQuando se utiliza um cido forte como titulante possvel garantir que a quantidade adicionada na amostra est totalmente dissociada. Ento os ons H+ e Cl- estaro disponveis para reagir com a amostra. Se por acaso se utilizasse um cido fraco como titulante, o nmero de ons H+ produzidos dependeria da dissociao do mesmo (HARRIS, 2005).No ponto de equivalncia da reao, os ons OH- na soda custica reagem na proporo 1:1 com os ons H+. Assim, quantidade de matria em mol de ons hidroxilas a mesma da quantidade de matria em mol de HCl. Encontrou-se ento a molaridade de OH- para cada replicata de HCl titulado, de acordo com a equao 5: nOH- = nH+ Equao 1 : MOH- x VOH- = MHCl x VHCl (HARRIS, 2005)sendo: MOH- a molaridade de OH- na soluo; VOH- o volume das alquotas de soluo; MHCl a molaridade da soluo cido clordrico; VHCl volume titulado de soluo HCl

Para a primeira replicata, fez-se:

MOH- x 0,025mL = 0,1molL-1 x 0,0322LMOH-= 0,1288 mol L-1

Este procedimento foi feito para cada replicata e as molaridades de OH- obtidas esto expressos na tabela 2:Tabela 2: Volume titulado de HCl e molaridade de OH- calculada pela equao 5ReplicatasVolume HCl (mL)Molaridade de OH- (mol L-1)

132,000,1280

232,500,1300

332,200,1288

A mdia e o desvio padro foram encontrados pelas frmulas abaixo:

mol/L

Atravs da frmula de desvio padro, realizou-se o clculo do desvio padro das molaridades de OH- das replicatas:S =

S = 2,72. 10-4

A partir da mdia da concentrao de OH-, foi encontrado o pH da soluo, determinando assim a alcalinidade total.pOH= -log[OH-] = -log[0,1289] = 0,890pH = 14 pOH = 13,11Portanto, a alcalinidade total do sistema de 0,1289 0,0003 mol.L-1. Para esse valor experimental possvel dizer que o resultado significativamente exato, uma vez que o desvio padro baixo e o hidrxido de sdio uma base forte. No entanto, no h como discorrer sobre a exatido, uma vez que no se conhece o valor terico desta concentrao. (SKOOG et al.,2008)

PARTE II Determinao do teor de hidrxidoNesta parte do experimento, foram coletadas alquotas de 25 mL de soluo de soda custica obtida na primeira parte, a fim de determinar o teor de hidrxido presente na hidrlise do carbonato e da dissociao do hidrxido de sdio. Para isso, adicionou-se 70% da mdia do volume de soluo de cido clordrico 0,1 mol.L-1 titulado na primeira parte para neutralizar a concentrao de ons hidroxila provenientes da dissociao de NaOH. Essa etapa foi realizada antes da adio de cloreto de brio na soluo, com o intuito de maximizar a precipitao de carbonato de brio, pois evitar a competio entre carbonato e ons hidroxila a reagir com o ction Ba2+.Realizou-se o aquecimento da soluo para que houvesse a solubilizao do cloreto de brio 1% adicionado lentamente a soluo at que se formasse precipitado. Posteriormente, resfriou-se a soluo, adicionando a mesma indicador azul de bromotimol, realizando em seguida a titulao da soluo com HCl 0,1 mol.L-1. Os volumes de titulante utilizados no experimento seguem abaixo na tabela 3:

Tabela 3: Volumes de HCl utilizados nas titulaes da soluo de soda custica comercial

ReplicatasVolume de HCl (L)

10,0329

20,0321

30,0306

A partir do volume de cido usado na titulao, foi possvel determinar a concentrao de ons hidroxila presentes na soluo, na proporo estequiomtrica 1:1. Assim, no ponto de equivalncia temos nNaOH = ncidos. Ento, foram calculados os valores da concentrao dos cidos presentes na soluo. Seguem abaixo os clculos:Equao 3 : MOH- x VOH- = MHCl x VHCl (HARRIS, 2005)sendo: MOH- a molaridade de OH- na soluo; VOH- o volume das alquotas de soluo; MHCl a molaridade da soluo cido clordrico; VHCl volume titulado de soluo HClPortanto:0,1 mol/L x 0,0329 L = MOH- x 0,025 LMOH- = 0,131 mol/LRepetiram-se os clculos para os outros volumes de hidrxido de sdio e obtiveram-se os valores dados na Tabela 4.

Tabela 4: Molaridade de NaOH encontrada em cada titulaoReplicatasMolaridade (mol/L)

10,131

20,128

30,122

Da mesma forma feita anteriormente para o clculo da mdia de alcalinidade total, foram calculadas a mdia e o desvio padro das replicatas da molaridade de NaOH, que seguem abaixo: mol/LS = 9,350 x 10-5

Sendo assim, a alcalinidade que foi estabelecida apenas pelo hidrxido de sdio foi 0,127 0,00009 mol.L-1, uma vez que o carbonato de brio foi precipitado.A alcalinidade total da soluo encontrada pela soma do nmero de ons hidroxila provenientes da dissociao de hidrxido de sdio (reao 3) e da hidrlise dos ons carbonato (reao 4). Assim:

[OH-]total = [OH-]NaOH [OH-]ions carbonato[OH-]ions carbonato = 0,127 0,00009mol.L-1

Com a concentrao dos ons hidroxila provenientes de cada substncia acima, pode-se encontrar, utilizando a alcalinidade total, a porcentagem tanto de hidrxido de sdio quanto de Na2CO3, sendo que a proporo estequiomtrica de 1:1 em cada uma das reaes 2 e 3.

3. Concluso

Na parte 1 do experimento o valor encontrado para a concentrao de NaOH exato e preciso, pois este est prximo do valor encontrado na rotulagem do produto (0,1 mol-1) e possui um erro relativamente pequeno j que os valores utilizados no clculo da concentrao mdia estavam prximos entre si.

4. Referncias bibliogrficas

1. SKOOG, D. A; WEST, D.M; HOLLER, F.J; CROUCH, S.R. Fundamento de Qumica Analtica. 8 edio, So Paulo: Cengage Learning, 2011. 1124p.2. HARRIS, D.C. Anlise Qumica Quantitativa. 6 edio, Rio de Janeiro: LTC. 2005. 876p.