UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Qumica Professores: Otvio e Cristina Turma: P64 Data: 18/08/2011 Alunos: Juliana da Silva Santos - 201164501-6

Henrique C Silva Junior - 201164018-9

Relatrio 5 de Qumica Analtica Experimental - IC 609 Determinao do teor de carbonato e hidrxido e de carbonato e bicarbonato em misturas alcalinas (processo de Winkler - mtodo indireto) OBJETIVO: Determinar as concentraes das substncias em uma mistura de carbonato e hidrxido alcalinos pelo processo

indireto. indireto.

Determinar as concentraes das substncias em uma mistura de carbonato e bicarbonato alcalinos pelo processo

Em certos trabalhos prticos, h necessidade, muitas vezes, de se determinar a alcalinidade de uma amostra. A alcalinidade a ser determinada pode ser total ou parcial, da a necessidade de se conhecer o funcionamento de um sistema em que a base forte no seja a nica responsvel pela alcalinidade da amostra. Uma base forte tal como NaOH, por exemplo, em soluo aquosa est totalmente dissociada. Porm, na presena de dixido de carbono (co2 ), um xido cido (tambm chamado de anidrido), esta base forte sofre uma reao de neutralizao formando um sal de carter bsico (pela teoria de Brnsted-Lowry) e gua, como descrito na reao abaixo:CO2 + 2N aOH N a2 CO3

CONCEITOS UTILIZADOS:

Logo, uma soluo alcalina exposta ao meio ambiente, certamente, ter transformado uma parte do hidrxido em carbonato. Porm, se o raciocnio terico for estendido, uma soluo de N a2 CO3 (tambm alcalina) na presena na presena de co2 (um xido cido) e gua tambm sofre uma reao de neutralizao dando um sal (bicarbonato de sdio = N aHCO3 ) 2 de carter bsico frente ao co2 e de carter cido frente ao CO3 (pela teoria de Brnsted - Lowry). A formao deste sal (N aHCO3 ), de carter anprtico, est descrita na reao abaixo:N a2 CO3 + H2 O + CO2 2N aHCO3

Para se calcular a alcalinidade ento, necessrio o conhecimento mais aprofundado, que envolve o equilbrio de cidos e bases poliprticos. A curva de titulao do carbonato possui dois ramos sucientemente distintos para serem titulados separadamente com a utilizao de dois indicadores adequados. O primeiro ponto estequiomtrico (pH prximo a 8,4), detectado pela fenolftalena (faixa de pH: 8,2 a 9,8) e o segundo ponto estequiomtrico (pH prximo a 4,0) detectado pelo alaranjado de metila (faixa de pH: 3,1 a 4,4).2 P rimeiro ponto estequimtrico CO3 + H + e Segundo ponto estequimtrico HCO3 + H + e HCO3

CO2 + H2 O

1

conveniente ressaltar que uma amostra alcalina no contm somente carbonato. Pode conter hidrxido misturado com carbonato, ou mesmo uma mistura de carbonato com bicarbonato e a volumetria cido-base ser utilizada para determinar que espcies alcalinas podem estar presentes em uma amostra alcalina desconhecida. O processo discutido por Winkler, consiste na determinao indireta de misturas alcalinas utilizando-se soluo de cloreto de brio, BaCl2 , 10 % (m/v) como agente precipitante para carbonatos. Neste mtodo tem que se conhecer, previamente, do que consiste a mistura alcalina.

PROCEDIMENTO TERICO: - Mistura contendo hidrxido e carbonato alcalinos:1. Titulao da amostra em presena do indicador alaranjado de metila, com soluo padronizada de HCl (V1 ). Nesta titulao todo o hidrxido e todo o carbonato so neutralizados pelo HCl. 2. Titulao de uma outra alquota da amostra, onde se adiciona cloreto de brio 10%(m/v), em excesso, para precipitar todo carbonato presente sob a forma de carbonato de brio (BaCO3 ). A titulao feita com HCl, em presena de indicador fenolftalena, com a nalidade de se determinar a concentrao de hidrxido (V2 ). 3. Sabendo-se a alcalinidade total (ou nmero de mmoles totais de hidrxido + carbonato alcalino), dada por V1 e a alcalinidade proveniente do hidrxido alcalino (V2), pode-se calcular o carbonato alcalino na amostra original pela diferena (V1 V2 ).

- Mistura contendo hidrxido e carbonato alcalinos:Na determinao de misturas de bicarbonato e carbonato alcalinos tambm so feitas duas titulaes procedendo-se da seguinte forma: 1. Titulao da amostra em presena do indicador alaranjado de metila, com soluo padronizada de HCl (V3 ). Medese assim a alcalinidade total, indicada pelo volume (V3 ). Nesta titulao todo o carbonato e o bicarbonato so neutralizados pelo HCl. 2. Titulao de uma outra alquota de igual volume de amostra aps adio de um volume conhecido de soluo de NaOH de concentrao conhecida e isenta de carbonato. Nesta etapa, o NaOH reage com o bicarbonato da amostra alcalina. Aps, adiciona-se a esta soluo, cloreto de brio 10%m/v, em excesso, para precipitao completa do carbonato, sobre a forma de carbonato de brio (BaCO3 ). A titulao feita com HCl, na presena de fenolftalena. Nesta titulao o volume de HCl (V4 ) determina o NaOH que restou aps a reao com o bicarbonato. 3. Sabe-se a alcalinidade total ou nmero de mmol total (bicarbonato + carbonato alcalino) que dada pelo volume (V3 ) multiplicado pela concentrao molar de HCl. 4. Sabe-se que a diferena entre o nmero de mmol de NaOH adicionado e o que restou de NaOH [que determinado na segunda titulao com HCl (V4 )] igual ao nmero de mmol de bicarbonato alcalino presente na amostra. 5. Determina-se, ento, o nmero de mmol de carbonato alcalino pela diferena entre a alcalinidade total (obtida no item 3) e o nmero de mmol de bicarbonato alcalino obtido no item 4.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: AMOSTRA A Equaes envolvidas:N a2 CO3 + BaCl2 N aOH + HCl BaCO3 + N aCl N aCl + H2 O

- Determinao da alcalinidade total

2 CO3 + HO

da amostra A:

Pipetou-se 25,00 mL de soluo amostra (A) da mistura alcalina para o erlenmeyer de 250 mL. Adicionou-se 4-5 gotas de alaranjado de metila 0,1% m/v. A soluo cou amarela.

2

Titulou-se a amostra A com soluo de HCl de concentrao molar exata e conhecida (0,1020 M), gota a gota, at

o aparecimento de cor laranja.

Anotou-se o volume gasto de HCl (V1 = 23, 00 mL).

Determinao da alcalinidade referente espcie alcalina, HO na amostra A:

Pipetou-se nova alquota de 25,00 mL de soluo amostra (A) alcalina para erlenmeyer de 250 mL, previamente

lavado.

Adicionou-se 10,00 mL de soluo de BaCl2 10 %m/v, com auxlio de proveta. Observou-se a formao de um

precipitado branco. Adicionou-se 4 gotas de indicador fenolftalena 0,1%(m/v). A soluo ca rosa. mento da cor rosa.

Titulou-se com soluo de HCl de concentrao molar exata e conhecida (0,1020 M), gota a gota, at o desapareci Anotou-se o volume gasto de HCl (V2 = 11, 05 mL).

AMOSTRA B Equaes envolvidas:N aHCO3 + N aOH N a2 CO3 + BaCl2 N aOH + HCl N a2 CO3 + H2 O BaCO3 + 2N aCl N aCl + H2 O

- Determinao da alcalinidade total

2 CO3 + HCO3

da amostra B:

Pipetou-se 25,00 mL de soluo amostra (B) da mistura alcalina para o erlenmeyer de 250 mL. Adicionou-se 4-5 gotas de indicador alaranjado de metila 0,1 %m/v. A soluo tornou-se amarela. Titulou-se com soluo de HCl de concentrao exata e conhecida (0,1020 M) at o aparecimento da cor laranja. Anotou-se o volume gasto de HCl (V3 = 13, 40 mL).

- Determinao da alcalinidade referente espcie alcalina,previamente lavado.

HCO3

da amostra B:

Pipetou-se outra alquota de 25,00 mL de amostra (B) da soluo de mistura alcalina para o erlenmeyer de 250 mL Adicionou-se 20,00 mL de NaOH de concentrao molar exata e conhecida (0,1000 M) isenta de carbonato, com

auxlio de uma pipeta volumtrica.

Adicionou-se 10 mL de soluo de BaCl2 10%(m/v), com auxlio de uma proveta. Houve formao de um precipitado

branco. Adicionou-se 4-5 gotas de fenolftalena 0,1% m/v. A soluo cou rosa.

Titulou-se com soluo de HCl de concentrao exata e conhecida (0,1020 M) at o desaparecimento da cor rosa. Anotou-se o volume gasto de HCl (V4 = 10, 70 mL).

DISCUSSO DOS RESULTADOS: - Determinao da alcalinidade total

2 CO3 + HO

da amostra A:

3

(M V1 )HCl 0, 1020 mmol 11, 05 mL mLHCl

= =

nHCl 2, 346 mmol nN aOH + 2nN a2 CO3

nHCl nN aOH + 2nN a2 CO3 Mtotal Mtotal Mtotal

= =

2, 346 mmol ntotal = Valquota 2.346 mmol = 25, 00 mL mmol = 0, 09384 mL

Determinao da alcalinidade referente espcie alcalina, HO na amostra A:(M V2 )HCl 0, 1020 mmol 23, 00 mL mLHCl nHCl

= nHCl = = 1, 1271 mmol

= nN aOH 1, 1271 mmol nN aOH = Valquota 1, 1271 mmol = 25, 00 mL mmol = 0, 04508 mL

nN aOH MN aOH MN aOH MN aOH

Calculando a quntidade de carbonato alcalino na amostra A:ntotal 2, 346 mmol 2, 346 mmol 1, 1271 mmol 2, 346 mmol 1, 1271 mmol 2 0, 6079 mmol MN a2 CO3 MN a2 CO3 = nN aOH + 2nN a2 CO3 = = 1, 1271 mmol + 2nN a2 CO3 2nN a2 CO3

= nN a2 CO3 = nN a2 CO3 0, 6079 mmol = 25, 00 mL mmol = 0, 02432 mL

Expressndo as concentraes em ttulo e %m/v:- - NaOHMN aOH M MM mol g 0, 04508 40 L mol T 10 g 1, 8032 L 10 g 0, 18032 100 mL

=

0, 04508

mol L

= T = = = = 1, 8032 %m/v %m/v %m/v g = TN aOH L

- - N a2 CO3 4

MN a2 CO3 M MM mol g 0, 02432 106 L mol T 10 g 2, 5779 L 10 g 0, 2578 100 mL

=

0, 02432

mmol mL

= T = = = = 2, 5779 %m/v %m/v %m/v g = TN aOH L

- Determinao da alcalinidade total

2 CO3 + HCO3

da amostra B:= = = = nHCl 1, 3668 mmol nN aHCO3 + 2nN a2 CO3

(M V3 )HCl mmol 13, 40 mL 0, 1020 mL HCl nHCl nN aHCO3 + 2nN a2 CO3 Mtotal Mtotal Mtotal

- Determinao da alcalinidade referente espcie alcalina,(M V4 )HCl 0, 1020 mmol 10, 70 mL mLHCl nHCl

1, 3668 mmol ntotal = Valquota 1, 3668 mmol = 25, 00 mL mmol = 0, 05467 mL HCO3

da amostra B:

= nHCl = = 1, 0914 mmol

= nN aHCO3 1, 0914 mmol nN aHCO3 = Valquota 1, 0914 mmol = 25, 00 mL mmol = 0, 04366 mL

nN aHCO3 MN aHCO3 MN aHCO3 MN aHCO3

Calculando a quntidade de carbonato alcalino na amostra B:ntotal 1, 3668 mmol 1, 3668 mmol 1, 0914 mmol 1, 3668 mmol 1, 0914 mmol 2 0, 1377 mmol MN a2 CO3 MN a2 CO3 = nN aHCO3 + 2nN a2 CO3 = = 1, 0914 mmol + 2nN a2 CO3 2nN a2 CO3

= nN a2 CO3 = nN a2 CO3 0, 1377 mmol = 25, 00 mL mmol = 0, 005508 mL

Expressndo as concentraes em ttulo e %m/v:- - N aHCO3 5

MN aHCO3 M MM mol g 0, 04366 84, 00 L mol T 10 g 3, 6674 L 10 g 0, 3667 100 mL

= = = = = =

0, 04366 T 3, 6674 %m/v %m/v %m/v

mol L

g = TN aOH L

- - N a2 CO3MN a2 CO3 M MM mol g 0, 005508 106 L mol T 10 g 0, 5838 L 10 g 0, 05838 100 mL = = = = = = 0, 005508 T 0, 5838 %m/v %m/v %m/v g = TN aOH L mmol mL

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