qmc analitica

Introduo Qumica Analtica

Prof Dr. Edmar Martendal

Universidade do Estado de Santa Catarina

Departamento de Qumica

QAN0001 - Qumica Analtica

2Qumica Analtica Anlise de componentes

qumicos em uma determinada amostra

Componentes qumicos so as espcies

qumicas presentes na amostra.

A(s) espcie(s) qumica(s) sob investigao

analtica (so) chamada(s) de analito(s) .

O analito pode ser um on ou algum composto

orgnico!!!

3Qumica Analtica

Qumica Analtica Qualitativa.

Quais os componentes da amostra?

H determinado analito na amostra?

Identifica o(s) componente(s) da amostra.

4Qumica Analtica

Qumica Analtica Quantitativa.

Quanto h de determinado(s)

componente(s) na amostra?

Qual a concentrao do(s) analito(s) na

amostra?

Quantifica o(s) componente(s) da amostra.

Amostras lquidas: g/L, mg/L, g/L, etc

Amostras slidas: g/g, mg/kg, g/kg, etc

Amostras gasosas: g/L, mg/m3, g/m3, etc..

5Exemplos: Importncia da Qumica

Analtica Quali e Quantitativa

1)Uma mineradora deseja explorar Fe em um

minrio recentemente encontrado. H Fe

nesse minrio? Qual a concentrao de Fe

na amostra?

Resultado da anlise qumica tem

conseqncias econmicas para a empresa:

investir ou no na minerao.

6Exemplos:

2) Em um lugar escasso de gua, mas

prximo ao mar, o povo local escavou um

poo artesiano para explorao de gua

para consumo. Entretanto, h dvidas que

a gua seja salobra. H cloreto (Cl-) nessa

amostra de gua? Qual a concentrao de

Cl- nessa amostra?

Resultado da anlise qumica classifica a

amostra como salobra ou doce.

7Exemplos:

3) Uma mulher deseja saber se ela est grvida

ou no e em caso positivo, h quanto tempo

est grvida.

Amostra de sangue: o hormnio beta-HCG

est em nveis normais ou aumentado?

(grvida ou no) Qual a concentrao do

hormnio no sangue? (estimativa do tempo)

Resultado da anlise qumica responde as

duas dvidas da mulher.

8Exemplos:

4) Um motorista parado pela blitz da lei

seca. Ele ingeriu bebida alcolica? Um teste

qualitativo (semi-quantitativo) pode

responder.

Qual a concentrao de etanol no seu hlito?

Pode dar uma estimativa do tempo e

quantidade de ingesto.

Resultado da anlise qumica incrimina ou

no um indivduo....

9Exemplos:

5) Uma dona de casa usa um alvejante a base

de cloro mas duvida da sua eficcia. O teor

de cloro ativo no alvejante realmente confere

com o da embalagem?

Resultado da anlise qumica pode tirar a

dvida da dona de casa ou a empresa ter

que responder pelo produto.

10

Exemplos:

6) A dose de vitamina C (cido ascrbico)

indicada na embalagem do suplemento ou

do suco est correto? O princpio ativo do

medicamento est na quantidade indicada

na bula?

Resultado da anlise qumica tira a dvida

do consumidor e assegura a qualidade dos

produtos...

11

Exemplos:

7) Consumidores reclamam que seus carros

perderam desempenho e colocam a culpa no

combustvel. O combustvel est adulterado?

E com que componente?

Uma anlise qualitativa pode responder.

Qual a porcentagem de adulterao? Uma

anlise quantitativa responde.

Resultado da anlise qumica tira a dvida

do consumidor e assegura a qualidade dos

produtos...

12

Exemplos:

8) O contato/processamento de

alimentos/gua diretamente em superfcies

metlicas/ligas pode introduzir traos de

metais txicos na amostra, como chumbo,

cdmio, cromo, alumnio, cobalto,

mangans, etc. A amostra segura para ser

consumida?

Resultado da anlise qumica de traos

responde ao consumidor final.

13

Exemplos:

9) O processamento industrial de alimentos,

despejo de efluentes sem tratamento

adequado pode contaminar tais amostras

com traos de compostos orgnicos

(aromticos, clorados, fenis, etc). De

acordo com a legislao, essas amostras so

seguras? O efluente foi corretamente tratado?

Resultado da anlise qumica de traos

auxilia a proteo ambiental...

14

Exemplos:

10) Anlise de macronutrientes em alimentos:

- Carboidratos

- Protenas

- Gorduras

Micronutrientes:

- Sais minerais: Ca, Mg, Na, K, Se, Si, etc

- Vitaminas: A, B, C, etc.

15

Exemplos:

11) Qumica Forense: Anlise qualitativa de

plvora em um ambiente, na mo, cabelo de

um suspeito, corpo de uma vtima, etc...

12) Identificao/quantificao de uso de

substncias proibidas por atletas de alta

performance (dopping).

13) Identificao das causas de um incndio:

anlise dos destroos em busca do

combustvel precursor: diesel, gasolina,

lcool, solventes, etc.

16

Qumica Analtica

Qumica Analtica Inorgnica.

Anlise qualitativa e/ou quantitativa de

ctions/nions inorgnicos

Qumica Analtica Orgnica

Anlise qualitativa e/ou quantitativa de

compostos orgnicos

17

Qumica Analtica

Qumica Analtica Clssica

-Baseada nas teorias clssicas da Qumica e

identificao/quantificao baseadas em

reaes qumicas dos analitos com reagentes

especficos.

Qumica Analtica Instrumental

-Baseia-se no uso de instrumentos que

contm detectores que permitem a

identificao/quantificao do analito aps

calibrao do instrumento.

18

Qumica Analtica

Qumica Analtica Instrumental (6 fase)

A) Mtodos espectroscpicos baseados na

interao da luz com a matria

-Espectrometria de absoro atmica e

molecular;

-Espectrometria de emisso/fluorescncia

atmica

B) Mtodos de separao:

-Cromatografia a gs

-Cromatografia lquida

-Eletroforese capilar

19

Qumica Analtica

Qumica Analtica Clssica (3 fase)

-Aspectos tericos referentes Qmc Clssica

QMC Analtica Clssica Quantitativa:

-Mtodos Volumtricos (Titulomtricos):

Volumetria de Neutralizao

Volumetria de Precipitao

Volumetria de Complexao

Volumetria de Oxi-reduo

20

Mtodos Gravimtricos:

Baseados na precipitao seletiva do analito,

seguida de lavagem do precipitado, secagem

(ou calcinao) por aquecimento at peso

constante e pesagem em balana analtica.

21

Toda a Qumica Analtica Clssica envolve a

reao qumica do analito com algum

reagente, atingindo-se um estado de

equilbrio qumico:

Exemplos...

Neutralizao

Precipitao

Complexao

Oxi-reduo

22

Portanto, o equilbrio qumico ser um dos

principais assuntos abordados neste curso...

Equilbrio qumico





24

Considere a reao entre nitrognio e

hidrognio gasosos para formao de amnia,

representado pela equao qumica:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

K = __[NH3(g)]2__

[N2(g)] [H2(g)]3

25

Para uma dada reao genrica:

aA + bB cC + dD

Escrevemos a constante de equilbrio, K, na

forma:

K = [C]c [D]d

[A]a [B]b

26

Regras para escrever corretamente as

expresses da constante de equilbrio:

1)As concentraes das espcies em soluo

devem ser expressas em molaridade (mol

L-1);

2) Quando h gases envolvidos no equilbrio,

suas presses parciais devem ser usadas;

3) As concentraes dos slidos puros, dos

lquidos puros e solventes no entram na

expresso, pois tem atividade igual a 1.

27

Exemplos:

Equilbrio de precipitao

Equilbrio inico

Equilbrio oxi-reduo

Equilbrio lquido-gs

28

Equilbrio e termodinmica

Todo processo fsico ou qumico a temperatura

e presso constantes tende a um estado de

equilbrio no qual a energia livre de reagentes e

produtos tende a um mnimo:

G = H - TS

Quanto mais negativo G, mais a reao se

desloca dos reagentes para os produtos.

29

-Entalpia mede a variao de energia na forma

de calor que uma reao desprende (0)

-Entropia uma medida do grau de desordem

do sistema. Quanto maior a desordem, mais

positiva a variao de entropia

G = H - TS

G minimizado quanto mais negativa for a

variao de entalpia e quanto mais positiva for a

variao de entropia da reao.

30

Relao entre energia livre G e a constante

de equilbrio K:

G = -RT ln K

K > 1 implica em G < 0

K < 1 implica em G > 0

K = 1 implica em G = 0

31

Trabalhando com as constantes de

equilbrio:

A) Se uma reao desvaforvel em um

sentido, ela ser favorvel no outro:

Se o sentido da reao for invertido, o novo

valor de K simplesmente o inverso do valor

original de K, ou seja, Kinver= 1/Kdir

Exemplo (dissociao cido fraco)

32

B) Se duas ou mais reaes qumicas so

somadas, o valor da constante de equilbrio

para a reao global obtido pela

multiplicao das constantes de cada reao

individual:

Exemplos:

33

Princpio de Le Chtelier: deslocamento do

equilbrio qumico

Qualquer perturbao a um sistema em

equilbrio faz com que as concentraes de

reagentes e produtos se rearranjem de forma

a compensar tal perturbao, e novamente

atingir um estado de equilbrio

34

- O aumento na concentrao de uma

espcie vai fazer com que o equilbrio se

desloque na direo de consumir

parcialmente o que foi adicionado

- O consumo ou retirada de uma espcie vai

fazer que o equilbrio se desloque no sentido

de repor parcialmente o que foi

retirado/consumido.

35

-Se a reao exotrmica (H0), um

aumento da temperatura vai deslocar o

equilbrio para os produtos.

36

Teoria da dissociao eletroltica

Eletrlitos so substncias que formam ons quando

dissolvidas em um solvente

Eletrlitos fortes: esto quase completamente

ionizados em soluo

Eletrlitos fracos: esto parcialmente ionizados em

soluo

No-eletrlitos: no formam ons quando

dissolvidos em soluo

37


A classificao dos eletrlitos quando a fora pode

ser realizada pela medida da condutividade eltrica

da soluo:

Eletrlitos fortes: alta condutividade

Eletrlitos fracos: baixa condutividade

No-eletrlitos: no conduzem eletricidade. Ex:

glicerina, glicose, lcoois, acetona, etc.

38


Slidos inicos em gua: dissociao inica

Ex: NaCl, KCl, KNO3, MgCl2, CaNO3, KI, etc

Solutos moleculares: HCl(g), H2SO4, HNO3, HI,

HBr, H3PO4, cidos orgnicos, etc.: ionizao

39


A classificao dos eletrlitos quando a fora pode

ser realizada tambm pela medida do grau de

dissociao:

= n de mols dissociado

n de mols total

= 0, no h dissociao

= 1, a dissociao completa

40


Para eletrlitos fortes, o grau de ionizao maior

que 0,5 e praticamente independente da

concentrao

Para eletrlitos fracos, o grau de ionizao

tipicamente menor que 0,1. Entretanto, uma

funo da concentrao.

Quanto menor a concentrao, maior o grau de

ionizao... (Por que?)

41


Eletrlitos fortes:

-cidos inorgnicos, como HCl, HBr, HI, HNO3,

H2SO4, HClO4, HBrO3, HClO3-sais de metais do grupo 1 e 2 formados pela reao

de seus hidrxidos com os cidos fortes

-nitratos de todos os ons so solveis

Eletrlitos fracos:

-CO2 dissolvido em gua;

-cidos orgnicos

-H3PO4, H2SO3, H2S, NH3, aminas, H3BO3, etc,

etc.

42


Alm do grau de ionizao e da medida da

condutividade da soluo, a magnitude da constante

de equilbrio de dissociao K pode ser utilizada

para classificar um soluto como eletrlito forte ou

fraco.

K>1, eletrlito forte

K

43


Exerccio:

O grau de dissociao da amnia na

concentrao de 2 mol L-1 de 0,283% a 20C.

Qual o valor da constante de equilbrio?

44

Efeito da adio de eletrlitos fortes sobre o

grau de dissociao...

Adio de eletrlito forte aumenta a fora

inica da soluo: medida da carga eltrica

total da soluo

= (c1Z12+c2Z2

2+...+cnZn2)

Ex: Calcular fora inica das solues 0,1 mol L-1

NaCl La(IO3)3MgCl2 CuSO4Na3PO4 Na2SO4

45


grau de dissociao de um eletrlito fraco

-ctions ou nions em uma soluo aquosa

sem adio de eletrlitos esto solvatados

exclusivamente por molculas de gua,

formando o on hidratado com raio de

hidratao que corresponde ao raio efetivo do

on mais a espessura correspondente

camada de molculas de gua fortemente

ligadas ele.

46



-Quanto maior a capacidade de separao das

cargas (ctions e nions) pelas molculas do

solvente e/ou eletrlitos presentes, maior ser

a dissociao.

- Quando adicionado um eletrlito forte

inerte soluo, os ctions do eletrlito

cercaro os nions do soluto e vice-versa,

formando atmosferas inicas...

47



-A atmosfera inica diminui a atrao entre os

ons em soluo, diminuindo suas energias...

-O ction mais sua atmosfera inica negativa

possui uma carga positiva menor que o ction

sozinho ou solvatado apenas por gua.

-O nion mais sua atmosfera inica positiva

possui uma carga negativa menor que o nion

sozinho ou solvatado apenas por gua.

48



-Quanto maior a fora inica de uma soluo,

maior ser a carga na atmosfera inica. Assim,

a carga lquida de cada on mais sua atmosfera

ser menor, pois os sinais so contrrios.

-Como conseqncia, a atrao entre o nion e

o ction proveniente da dissociao do soluto

diminui.

-Aumento da fora inica promove dissociao

inica!

49

O conceito de atividade e coeficiente de

atividade

A forma correta para a constante de equilbrio

:

Esse valor chamado de constante de

equilbrio termodinmica Ko

Quando a fora inica tende a zero, Kc e Ko se

aproximam um do outro.

50


atividade

A atividade de uma espcie qumica pode ser

entendida como uma concentrao efetiva,

uma concentrao que de fato pode participar

de um determinado processo.

Imagine que s voc, sentado no banco de

trs de um nibus, pudesse levar um objeto

para o motorista, em trs situaes:

51


atividade

a)Com o nibus vazio;

b)Com o nibus com metade da capacidade

c)Com o nibus com o dobro da capacidade de

transporte de passageiros.

A sua capacidade de realizar o trabalho seria

cada vez menor, ou seja, sua atividade seria

mais baixa, mesmo sua concentrao

continue sendo 1. como voc deixasse de

ser unitrio.

52


atividade

O mesmo ocorre com um on em soluo:

Para uma dada concentrao, quanto mais

solvatado (estabilizado) ele estiver, menor sua

atividade... Menor sua capacidade de

realizar/participar de algum

processo/reao.

53

A lei de Debye-Hckel

Relao quantitativa entre o e fora inica

para on com carga zx

log i= -0,51 zi2

1+ 0,00328

Influncia da carga do on

Influncia do raio de hidratao

Influncia da fora inica

54

A lei de Debye-Hckel

- Para espcies eletricamente neutras em

soluo, o coeficiente de atividade 1 para

fora inica de at cerca de 1 mol L-1.

Ou seja, a aproximao de que atividade =

concentrao pode ser feita.

55

Coeficiente de atividade para alta fora inica

A lei de Debye-Hckel estendida vlida para

fora inica de at 0,1 mol L-1.

Acima dessa fora inica, observa-se um

aumento do coeficiente de atividade que

podem atingir valores bem maiores que 1

como se estivssemos aumentando a

concentrao da espcie, mas sem realmente

fazer isso.... Como explicar esse fenmeno?

56

Coeficiente de atividade para alta fora inica

- Em alta fora inica, grande parte do solvente

(gua) est sendo utilizada para solvatar os ons

provenientes do eletrlito.

- Dessa forma, h uma falta de molculas de gua

para solvatar os ons do soluto em questo.

- Se um on est pouco solvatado (estabilizado), sua

concentrao efetiva (atividade) parece ser maior

que sua concentrao real.

- A atividade da gua diminui com o aumento da

fora inica, ou seja, ela vai gradativamente

deixando de ser 55 mol L-1.

57

A fora inica e o efeito salting-out

- Para molculas orgnicas com fora inica elevada

(tipicamente maior que 1 mol L-1), a capacidade de

solvatao das molculas pelo solvente fica cada vez

menor a medida que a fora inica aumenta.

- H, ento, uma tendncia de separao de fases, pois a

atividade do solvente orgnico puro 1, mas a atividade

do solvente solvatado em gua com alta fora inica

superior a 1.

- H sempre um transporte de massa de uma substncia

de um meio em que sua atividade maior para um

meio com atividade menor (alta para baixa energia)

58

A fora inica e o efeito salting-out

- Esse efeito amplamente utilizado em

separaes (extraes) lquido-lquido no

qual se deseja extrair algum componente

orgnico de uma soluo aquosa com um

solvente orgnico.

- Satura-se a amostra aquosa com um sal

(NaCl) e agita-se essa amostra com um

solvente orgnico imiscvel em gua.

59

Clculos de pH usando os coeficientes de atividade

A) Calcular o pH de uma soluo contendo NaNO3 0,10 M. Compare com o valor

de pH calculado sem o uso dos coeficientes de atividade. Raio dos ons

hidratados: H+=900 pm e OH- = 350 pm.

1) Escrever e equao de autoprotlise da gua.

2) Escrever a equao da constante de equilbrio termodinmica (ou seja, em

termos da atividade, e no concentrao).

3) Com a fora inica fornecida ou calculada, calcular os coeficientes de

atividade para os ons H+ e OH-.

4) Repare que as concentraes dos ons H+ e OH- vo ser iguais, mas suas

atividades no! (Por qu??)

5) Calcule a atividade para os ons, sendo atividade = coeficiente de atividade x

concentrao.

6) Aplique a real definio de pH, ou seja, pH = -log AH+

Equilbrio cido-base





61

Definio de cidos e bases

Definio de Arrhenius:

-cidos so substncias que, em gua, ionizem o H+

de sua estrutura

-Bases so substncias que, em gua, ionizem o OH-

de sua estrutura.

62


Definio segundo Bronted-Lowry:

-cidos so substncias capazes de ceder o H+ numa

reao.

- Bases so substncias capazes de ceder o OH-

numa reao

Estendeu-se a qumica cido-base para sistemas no-

aquosos.

63


Definio segundo Lewis:

-cidos so substncias capazes de receber um par de

eltrons numa reao.

- Bases so substncias capazes de ceder um par de

eltrons numa reao

Conceito de cido-base estendido a qualquer meio,

incluindo processos em fase gasosa

64

Solventes prticos: autoprotlise

Solventes prticos so capazes de se autodissociar, ou

seja, uma molcula age como cido e outra como

base: carter anftero. A extenso dessa dissociao

dada pelo valor da constante de equilbrio.

Exemplos:

gua

Etanol

Amnia

cido actico glacial

cido sulfrico concentrado

65

Equilbrio cido base

Consideraremos principalmente os equilbrios em

soluo aquosa!

Os ons provenientes da autoprotlise do solvente no

esto livres neste... Por exemplo, os ons H+ e OH-

em gua esto envoltos por n molculas de gua

H(H2O)n+ OH(H2O)n

-

n>1 e um nmero inteiro.

66

Equilbrio cido base: cidos e bases fortes e fracas

cidos ou bases fortes so as que possuem constante

de dissociao K>>1

Fortes:

Ex: H2SO4, HCl, HBr, HI, HNO3, etc

Ex: NaOH, KOH, hidrxidos da famlia 1 e 2 em

geral.

Fracos:

Ex: H2SO3, H3PO4, H3BO3, HF, HOCl, cidos

orgnicos em geral

Ex: Amnia, aminas, hidrxidos de Cr, Fe, Al, Zn, Cd,

Ag, etc...

67

Equilbrio cido base: efeito nivelador do solvente

- Nenhum cido ou base mais forte do que o cido e

a base conjugada formados pela autodissociao do

solvente pode existir nesse meio. A reao se

processa at que todo o cido ou base forte tenha

reagido com o solvente.

Exemplos:

- SO3, P2O5, sdio metlico, hidretos, carbetos, xidos de metais alcalinos, etc.

68

Equilbrio cido base: determinao das

concentraes das espcies em equilbrio

1 cidos e bases fortes

2 cidos e bases fracas

Obs: como fins de simplificao, vamos considerar os

coeficientes de atividade muito prximo a 1, exceto

quando dito algo em contrrio. Ou seja,

escreveremos K em termos de concentrao.

69

Equilbrio cido base: determinao das concentraes das

espcies em equilbrio

1 cidos e bases fortes

Qual a concentrao dos ons formados pela

dissociao do cido/base forte?

Como esto completamente dissociados, a

concentrao dos ons em soluo ser igual a

concentrao analtica (concentrao formal) at

um certo nvel de diluio.

70


espcies em equilbrio: cidos e bases fortes

Ex: Considere solues de HBr. Qual o pH dessas

solues?

a) 0,1 M

b) 10-3 M

c) 10-5 M

d) 10-7 M

e) 10-8 M

71


espcies em equilbrio: cidos e bases fortes

1) Escrever a reao de autoprotlise da gua

2)Escrever o balano de carga para a soluo

3)Escrever o balano de massa para a soluo

Resolver o sistema de equaes

Concluso: quando a concentrao analtica do cido

ou base forte muito prxima da concentrao de

H+ ou OH- provenientes da autoprotlise do

solvente, deve-se escrever o balano de carga e

balano de massa para o sistema.

72


espcies em equilbrio: cidos fracos

2) cidos fracos monoprticos

HA + H2O H3O+ + A-

Ca -x x x

Ka = x2

(Ca-x)

Tipicamente, se Ca/x>100, a aproximao de que

Ca-x Ca pode ser feita.

73


espcies em equilbrio: cidos fracos

Ou seja, a concentrao da espcie H+ e A- sero:

[H+] = [A-] = (CaKa)0,5

Ex: Calcular as concentraes de equilbrio de um

cido fraco (Ka=10-4) de concentrao 0,10 mol L-1

74


espcies em equilbrio: bases fracas

B + H2O BH+ + OH-

Kb = [BH+] [OH-]

[B]

Na maioria das tabelas no est disponvel o valor de

Kb, mas sim de Ka, o cido conjugado da base:

BH+ + H2O B + H3O+

Para um par conjugado BH+/B ou HA/A-, vale a

relao pKa + pKb = pKw

75


espcies em equilbrio: sais de cidos e bases fracas: hidrlise

1) Sais de cidos fracos obtidos da reao com base

forte.

A- + H2O HA + OH-

Determinar o valor da constante de hidrlise!

2) Sais de bases fracas obtidas da reao com cido

forte

BH+ + H2O H3O+ + B

76


espcies em equilbrio: sais de cidos e bases fracas: hidrlise

1) Sais de cidos fracos obtidos da reao com base

forte.

A- + H2O HA + OH-

Calcular o pH de uma soluo de NaOAc 0,2 mol L-1.

2) Sais de bases fracas obtidas da reao com cido

forte. Calcular o pH de uma soluo de NH4Cl 0,1

mol L-1

BH+ + H2O H3O+ + B

77

Equilbrio cido base: sistemas tamponados

- Vrios sistemas biolgicos, reaes qumicas e outros

processos tem uma forte dependncia com o pH do meio.

- Para um correto funcionamento desses sistemas o pH precisa

ser controlado e manter-se em uma determinada faixa durante

o processo, ou seja, no pode ter uma variao muito

significativa.

- Um tampo um sistema formado por um cido fraco e sua

base conjugada ou uma base fraca com seu cido conjugado

em concentraes similares.

- Esse sistema capaz de resistir a variaes de pH mesmo

com adio de base forte ou cido forte.

78

Equilbrio cido base: sistemas tamponados

- Tampes cidos

HA + H2O H3O+ + A-

Escrevendo a expresso da constante de equilbrio,

aplicando o log nos dois lados da equao, e

isolando pH como log [H3O+], obtm-se a

equao de Henderson-Hasselbach

Ex: escreva a equao de Henderson-Hasselbach

para um tampo bsico.

79

Equilbrio cido base: propriedades dos tampes

- Funcionam bem para uma faixa de pH em torno do pKa do

cido conjugado da base ou do cido fraco utilizado.

- O pH praticamente independente da diluio do tampo.

- Entretanto, a diluio diminui a capacidade tamponante do

sistema tampo.

- Capacidade tamponante: quantidade em mols de cido ou

base forte que pode ser adicionado a 1 L de tampo de

maneira que o pH varie de 1 unidade.

80


- Fatores que influenciam a capacidade tamponante:

1) A diferena de pH entre o pKa do cido conjugado e o pH do

tampo.

2) A concentrao analtica do tampo (a soma das

concentraes do cido e da base conjugada que formam o

tampo)

Exemplos: Considere um tampo NH3/NH4+ (pKa=9,2).

1) Calcular a capacidade tamponante cida e bsica do tampo

amnia 0,5 mol L-1 em pH 8,2, 9,2, 10,2 e 11,2.

2) Calcular a capacidade tamponante cida e bsica do tampo

amnio em concentraes 1,0, 0,5, 0,1, 0,01, 0,001 mol L-1 em

pH 9,2. Qual o comportamento quando a conc tende a zero?

81


Tampes para a faixa de pH>12 ou pH

82


- Como preparar um tampo no laboratrio?

1) Determinar o pH em que se deseja tamponar o meio.

2) Numa tabela de pKa, verificar que cidos possuem pKa o mais prximo

possvel do pH desejado. Os tampes mais utilizados so os baseados em

amnia, acetato, fosfatos, tris, biftalatos, boratos, carbonatos, tartaratos,

HCl/KCl, NaOH/KCl, etc.

3) Verificar no laboratrio se h o cido(ou base) fraco e o seu sal conjugado.

4) Uma vez estipulada a concentrao do tampo, calcular usando a relao de

Henderson-Hasselbach a razo molar entre o cido e a base conjugada. Pesar

o sal (ou pipetar a soluo) e a soluo do cido previamente calculadas para

um balo volumtrico e completar o volume com gua.

5) Caso s haja somente o sal ou o cido ou a base disponvel, o tampo pode ser

preparado usando a base fraca + HCl ou o cido fraco + NaOH.

6) Para uma preparao mais exata, ajustar o pH do tampo (antes de avolumar o

balo) com HCl ou NaOH diludos (0,1M) com o auxlio de um pHmetro.

Como o pH de um tampo varia pouco com a diluio, depois de ajustado, o

volume do balo pode ser completado com gua.

83


- Exemplo: Como voc prepararia um tampo acetato em pH 5

na concentrao de 1 mol L-1 dispondo de:

a) cido actico e acetato de sdio;

b) Acetato de sdio e HCl

c) cido actico e NaOH.

84

Equilbrio cido base: curvas de titulao

Uma curva de titulao um grfico que relaciona uma funo

pX, onde pX = -log Ax em funo do volume de titulante

adicionado. Simplificaremos utilizando a funo pX=-log [X].

Nas curvas de titulao cido-base monitora-se o pH da soluo

em funo do volume de titulante.

1) cido forte x base forte (e vice-versa)

2) cido fraco x base forte

3) Base fraca x cido forte

qmc analitica

Documents