CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE QUÍMICA DE NILÓPOLIS-RJ

UNIDADE NILÓPOLIS

Curso Técnico Em Química Industrial

Química Analítica Quantitativa II

Determinação Quantitativa de Ferro(II) em Sulfato Ferroso Amoniacal por Dicromatometria.

TURMA: QIM 261

PROFESSOR:

Márcia Angélica

DATA DE REALIZAÇÃO: 19/11/2008

Alunos:

Mayara Antunes

Raphael Bezerra

NILÓPOLISNOVEMBRO DE 2008.

Introdução

Volumetria de Oxirredução.

A volumetria de oxirredução baseia-se nas reações redox, nas quais há transporte de elétrons, sendo que uma substância é oxidada e outra é reduzida.

Uma reação redox genérica pode ser descrita da seguinte maneira:

A tendência absoluta das espécies de ganhar elétrons não pode ser medida, mas a tendência relativa pode ser determinada pela medida do potencial relativo usando um ponto de referência comum. O ponto de referencia comum é o hidrogênio, ao qual adotou-se valor de E°= 0V, com isso construiu-se a tabela dos potenciais padrão de redução.

Fig.1: Tabela dos Potenciais Padrão de Redução.

Durante a titulação, o erlenmeyer é como um eletrodo onde novos potenciais são medidos a cada mudança de concentração, estes novos potenciais podem ser calculados pela Equação de Nerst:

Onde, E = novo potencialE° = potencial padrão de reduçãoR = constante dos gases ideaisT = temperatura em KelvinF = constante de Faradayn = número de elétrons envolvidos na semi-reação

Nas CNTP e considerando-se ln = 2,30log e a = C, têm-se:

É muito utilizada em análise farmacêutica sendo que os principais métodos são: permanganometria (permanganato de potássio), cerimetria (sulfato de cério IV), iodimetria (iodo), iodometria (iodeto + tiossulfato de sódio), iodatimetria (iodato de potássio) e dicromatometria (dicromato de potássio).

A volumetria redox, possui três maneiras distintas de visualização do ponto final:

a) por mudança de cor de um indicador ao receber ou doar elétrons;

b) por mudança devido à adsorção do iodo pelo amido;

c) por excesso do titulante de torna a solução levemente corada.

A Curva de Titulação Redox

A aparência se assemelha a de uma curva de titulação ácido-base, porém existem algumas diferenças cruciais, como a impossibilidade de calcular o potencial quando o volume de titulante for igual a zero, e o potencial antes da inflexão da curva ser calculado em função do titulado e após a inflexão ser em função do titulante.

Fig.2: Exemplo de curva de Titulação Redox.

A determinação do novo potencial no ponto de equivalência deve ser deduzido para cada reação redox específica, pois algumas dependem de íons hidrogênio e etc. Mas de uma forma geral, o novo potencial no ponto de equivalência é definido pela equação:

Os indicadores utilizados na volumetria redox, são indicadores que mudam de cor quando a espécie passa do seu estado oxidado para seu estado reduzido.

A Dicromatrometria.O dicromato de potássio não é um agente oxidante tão poderoso quanto o

permanganato de potássio mas tem muitas vantagens sobre este reagente. Pode ser obtido puro, é estável até seu ponto de fusão e, por isso, é um padrão primário excelente. Pode-se preparar solução de concentração exatamente conhecida pela pesagem do sal seco e puro e dissolução no volume apropriado de água. Além disto, as soluções aquosas são indefinidamente estáveis, se forem adequadamente protegidas contra evaporação. O dicromato de potássio só é usado em solução ácida e se reduz rapidamente, na temperatura ambiente, ao sal de cromo(III) verde. Não é reduzido pelo ácido clorídrico frio, desde que a concentração do ácido não exceda a 1 ou 2 mol/L. As soluções de dicromato são reduzidas com menos facilidade por matéria orgânica que as de permanganato, e também são estáveis em relação à luz. O dicromato de potássio é, por isso, especialmente valioso na determinação do ferro em minérios de ferro: o minério é usualmente dissolvido em ácido clorídrico, o ferro(III) é reduzido a ferro(II) e a solução é então titulada por solução padrão de dicromato.

Em solução ácida, a redução do dicromato pode ser representada por:

A coloração verde, devida aos íons Cr+3 que se formam pela redução do dicromato de potássio, impossibilita a percepção do ponto final da titulação pelo dicromato mediante a simples inspeção visual da solução, por este motivo é preciso adaptar um indicador redox que proporcione mudança de cor forte e segura. Este procedimento tornou obsoleto o método do indicador externo que, no passado era amplamente empregado. Os indicadores apropriados para o emprego em titulações com o dicromato incluem o ácido N-fenilantranílico e o difenilaminossulfonato de sódio.

ObjetivosDeterminar o grau de pureza do reagente FeSO4(NH4)SO4 por dicromatometria.

Materiais e reagentesMateriais ReagentesBalança analítica; Difenilamaina 1%Balança auxiliar; FeSO4(NH4)SO4 . 6H2ODessecador; H2SO4 (PA)Estufa;. H3PO4 Kit de titulação K2Cr2O7 (PA)

Procedimento Experimental1. Preparo da solução 0,1000eqg/L K2Cr2O7

Pesou-se aproximadamente 3,00 g de K2Cr2O7 (PA) em balança auxiliar. Secou-o em estufa a 150 ºC por 1 hora. Deixou- o esfriar em um pesa-filtro no dessecador.

Pesou-se cerca de 2,4515 g do sal já resfriado, ao décimo do mg.Transferiu-se a massa pesada, para um balão volumétrico de 500,00mL e aferiu-

se com água destilada.

2. Preparo da solução 0,1 eqg/L FeSO4(NH4)SO4 . 6H2OPesou-se cerca de 9,800g de FeSO4(NH4)SO4 . 6H2O em balança analítica.Solubilizou-se a massa pesada em 50 mL de água destilada. Transferiu-o

quantitativamente para um balão volumétrico de 250,00 mL.Acrescentou-se 25mL de H2SO4 concentrado ao balão volumétrico. Avolumou-o

com água destilada.

3. Preparo do IndicadorPesou-se em balança auxiliar, 1,00 g de Difenilamina. Dissolveu-o em 100 mL de

H2SO4 concentrado.

4. Titulação

Solução padrão de K2Cr2O7

10,00 mL amostra + 5 mL H3PO4 + 7gotas do indicador + 50mL água destilada

Titulou-se até a viragem do indicador de incolor para violeta.

Resultados1. Solução padrão:

2. Titulação

Replicatas Volume titulante (mL) Concentração Fe2+eqg/L1 11,00 0,11062 11,40 0,11463 11,40 0,11464 11,20 0,11265 11,20 0,11266 11,20 0,1126Média: 11,23 0,1129

Cálculos: Titulação 1:

Titulações 2 e 3:

Titulações 4,5 e 6:

Cálculo do desvio padrão:Replicatas (Ci-C)1 99,72% -2,11 4,45212 103,34% 1,51 2,28013 103,34% 1,51 2,28014 101,53% -0,30 0,095 101,53% -0,30 0,096 101,53% -0,30 0,09

Soma: 610,99

Média: 101,83%

Soma do quadrado do desvio absoluto: 9,2823

Desvio padrão:

A curva que se segue é uma curva teórica entre o Dicromato e o Ferro, cujo o objetivo é explicar a escolha do indicador. As concentrações do titulante e do titulado é de 0,1000 eqg/L e a alíquota é de 10,00mL.

O potencial de redução da difenilamina é de 0,76V, porém o ácido fosfórico é usado para aumentar este potencial, e deixá-lo mais próximo do ponto de equivalência teórico, diminuindo o erro inferido.

Tratamento da solução resultante de íons Cr+3:A solução resultante deste procedimento foi encaminhada para o laboratório de

química analítica qualitativa, para posteriores utilidades. Contudo, propõe-se dois métodos distintos para tratamento de resíduos contendo íons Cr+3, descritos a seguir:

Reciclagem do Cromo (III) na forma de Cromato:A 50mL de um resíduo de cromo (III) qualquer, adiciona-se carbonato de sódio

P.A, precipitando o hidróxido de cromo (III) (reação 1). Filtra-se então a mistura obtida, posteriormente o sólido é solubilizado em NaOH 0,1000 mol/L, formando íons tetrahidroxocromato (III) (reação 2).

A solução de complexo obtida, adiciona-se peróxido de hidrogênio, obtendo-se uma solução amarela devido a oxidação do cromo (III) a cromato (reação 3).

Após 4 horas a reação estabiliza-se e o cromato gerado pode ser utilizado em outros experimentos na forma de cromato ou dicromato.

ConclusãoConclui-se que a análise de ferro por dicromatometria é rentável com relação

aos resultados, que apresentam um pequeno desvio. Contudo é necessário levar em conta a pureza do dicromato de potássio usado como padrão. Á parte isto, o procedimento acima descrito e os resultados obtidos são satisfatórios dentro do padrão de pureza descrito no rótulo do reagente analisado.

Referências Bibliográficas

VOGEL, A.I. Análise Química Quantitativa. 5ª Ed. Tradução de Horacio Macedo. Editora LTC – Rio de Janeiro. 1992. Págs.: 294 – 308.

48° Congresso Brasileiro de QuímicaÁrea: Iniciação CientíficaTítulo: Tratamento de Resíduos Contendo Íons Cromo (III)Autores: VITOR, A.A.; FREIRE, G.R; AMARAL, L.C.S..http://www.abq.org.br/cbq/2008/trabalhos/13/13-157-4675.htm