UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI - UFVJM

RELATÓRIO N0 03:

VOLUMETRIA DE COMPLEXAÇÃO

FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E SOCIAIS APLICADAS – FACESA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – DEQUI

DISCIPLINA - QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA

DIAMANTINA, MAIO DE 2009

Relatório no 03: VOLUMETRIA DE COMPLEXAÇÃO

0

I- Introdução

Muitos íons metálicos formam complexos estáveis, solúveis em água com um

grande número de aminas terciárias contendo grupos carboxílicos. A formação

destes complexos serve como base para a titulação complexométrica de uma

variedade de íons metálicos.

Apesar de existir um grande número de compostos usados na

complexometria, os complexos formados com o ácido etilenodiaminotetracético

(EDTA), são um dos mais comuns. Onde vários íons metálicos reagem

estequiometricamente com o EDTA. Este é um ácido tetracarboxílico, possuindo

quatro hidrogênios ionizáveis, sendo simplificadamente representado por H4Y. A

reação com íon metálico pode ser genericamente representa por:

Mn+ + Y4- MY -(4-n)

O EDTA na forma de ácido ou sal dissódico pode ser obtido em alto grau de

pureza, podendo ser usado como padrão primário, porém, se necessário pode ser

padronizado contra solução padrão de zinco.

Na complexação de íons metálicos com EDTA, a sua espécie ativa é o íon y -4,

cuja concentração depende do pH. Pois, somente em solução nitidamente alcalina o

EDTA se encontra presente predominantemente na forma de íon y-4, com o aumento

da concentração de íon de hidrogênio, cai a concentração da espécie y -4  ou seja, a

concentração do íon y-4 diminui com o decréscimo do pH.

Além do titulante (EDTA), certas substâncias presentes em solução podem

formar complexos com íons metálicos e, como consequência, competir com a

reação básica da titulação. [1].

1

[2].

2

Indicadores para as titulações com EDTA

Os indicadores usados na volumetria de complexação, chamados de

indicadores metalocrômicos, são agentes complexantes fracos que exibem cores

diferentes na forma complexada e na forma livre. Quando esse indicador é

adicionado à solução a ser titulada, ocorre a formação de um complexo colorido com

o analito.

M + In MIn

Onde M se refere ao íon metálico e In ao indicador. O frasco de titulação contém,

então, M e In. Quando o titulante é adicionado ocorre a reação com o metal livre até

que essencialmente ele acabe, e, nesse ponto, começa a acontecer o deslocamento

do metal do complexo MIn.

MIn + Y MY + In

Cor A Cor B

Isso constitui o ponto final da reação e é responsável pela mudança de cor

que sinaliza o fim da titulação. Para essa reação ocorrer, o complexo metal-titulante

deve ser mais estável que o complexo de metal-indicador.

Muitos indicadores são afetados pelo pH de maneira similar de EDTA. Isto é,

eles formam diferentes espécies protonadas que podem exibir diferentes

reatividades em relação ao íon metálico. Além disso, essas espécies

frequentemente apresentam cores diferentes. [3]

Alguns indicadores mais usados são:

- Preto de eriocromo T ou negro de eriocromo T é um indicador complexométrico

que é usado em titulações complexométricas. É usado exclusivamente na faixa de

pH entre 7 e 11, onde a forma azul do indicador predomina na ausência de íons

metálicos. Embora o Eriocromo T forme complexos vermelhos com

aproximadamente 30 metais, somente poucos desses complexos têm a estabilidade

necessária para permitir uma mudança de cor apropriada no ponto final de uma

titulação direta com o EDTA.

3

- Calmagita: A estrutura desse indicador é muito similar a do Erio T, de modo que

suas propriedades como indicador também são semelhantes. A calmagita é mais

estável do que o Erio T em solução aquosa o que justifica a sua crescente

popularidade como um substituto para o Erio T.

- Arsenazo I: É um excelente indicador para as titulações de terras raras com EDTA.

Também encontra alguma utilidades de cálcio e magnésio porque, ao contrário do

Erio T e da Calmagita, não é “bloqueado” por pequenas quantidades de íons cobre

de ferro (III).

- Alaranjado de xilenoI: Esse é um dos poucos indicadores que pode ser usado em

soluções ácidas. O indicador livre é amarelo em valores de pH menores do que 6,

enquanto os complexos metálicos são vermelhos ou violeta. É mais utilizado

comumente nas titulações diretas de Bi(III) e Th(IV) e nas contratitulações onde o

excesso de EDTA é titulado com Bi(III).

4

- Muxerida: O indicador forma em solução alcalina complexos suficientemente

estáveis para encontrar interesse na complexometria com EDTA dos íons cálcio,

cobalto, níquel e cobre(II); os complexos formados com os três últimos s~]ao

amarelados. A solução aquosa do indicador é instável e deve ser preparada

diariamente, por isso é preferível usar uma dispersão sólida do resgente em cloreto

de sódio.

- Calcon (Solocromo Azul Escuro): Esse indicador é às vezes também designado de

Azul-Negro Eriocromo RC. Uma aplicação importante desse indicador é na titulação

de cálcio na presença de magnésio em pH acima de 12, para a interferência do

magnésio. Sob essas condições o magnésio fica quantitativamente precipitado como

hidróxido. A sua solução é preparada em metanol.

[2]

5

A água pode ser classificada como:

- Branda ou leve: < 75 mg/L de CaCO3

- Moderada: entre 75 e 150 mg/L de CaCO3

- Dura: > 150 mg/L de CaCO3 [4].

II- Objetivo

Preparar e padronizar uma solução de EDTA a 0,010 mol/L e determinar a

concentração de algumas soluções através da técnica de Volumetria de

Complexação, utilizando como titulante a solução de EDTA preparada.

III- Metodologia

3.1- Materiais e Reagentes

Nesses experimentos foram utilizados os seguintes materiais e reagentes:

- Sal Dissódico do EDTA.

- Leite de Magnésia.

- Ácido Clorídrico concentrado.

- Pisseta contendo Água Destilada.

- Indicador Ério T 1% m/m.

- Água Dura.

- Solução Tampão pH 10.

- Balança Analítica.

- 01 Balão Volumétrico de capacidade de 1L

6

- 01 Balão Volumétrico de capacidade de 500 mL

- 01 Bureta de capacidade de 50 mL

- 03 Erlenmeyer de capacidade de 250 mL

- 01 Erlenmeyer de capacidade de 125 mL

- 02 Béqueres de capacidade de 50 mL

- 01 Pipeta de capacidade de 10 mL

- 01 Pipeta de capacidade de 2,0 mL

- 01 Proveta de capacidade de 25 mL

- 01 Pipetador

- 01 Conta-gotas

- 01 Bureta de capacidade de 50 mL

- 01 Suporte Universal

- 02 Garras metálicas para suporte universal

- 01 Espátula metálica

- 01 Bastão de Vidro

3.2- Procedimento Experimental

3.2.1- Preparo de uma solução de EDTA de aproximadamente 0,010 mol/L:

Foram feitos os cálculos para a determinação da massa do sal

dissódico do EDTA necessário para a preparação de 0,5L da solução de EDTA 0,01

mol/L desejada. Em seguida, preparou-se a solução adicionando a massa do sal

dissódico de EDTA necessário ao balão volumétrico parcialmente preenchido com

água destilada. Após realizada essa transferência, adicionou-se o restante de água

de modo a completar o volume do balão e agitou-se essa solução para sua

homogeneização. 7

3.2.2- Determinação da dureza da água:

Para o preparo das amostras, pipetou-se 100,00 mL da água dura e

transferiu-o para o erlenmeyer de 250,00 mL. Completou-se o volume com água

destilada e homogeneizou-se a solução.

Feito isso, em triplicata, adicionou-se 2,00 mL da solução tampão pH 10 a

cada um dos erlenmeyer de 250 mL. Adicionou-se a cada erlenmeyer uma pitada de

solução sólida do indicador Ério T 1% m/m e titulou-se as soluções usando como

titulante a solução de EDTA preparada anteriormente.

Calculou-se a dureza total da água, expressando-se os resultados em %mg/L

de carbonato de cálcio.

3.2.3- Determinação de hidróxido de magnésio em uma amostra de leite de

magnésia

Agitou-se vigorosamente o frasco de leite de magnésia. Pesou-se

imediatamente com o auxílio de um conta-gotas não mais que 0,3 g (com exatidão)

da amostra em um béquer de 50,0 mL. Adicionou-se algumas gotas de ácido

clorídrico (apenas o necessário para a completa dissolução do leite de magnésia) e

transferiu-se para um erlenmeyer de 125 mL. Utilizando-se no máximo 25 mL de

água destilada, esta foi transferida quantitativamente para o erlenmeyer e

adicionou-se 2,0 mL de solução tampão pH 10.

Feito isso, em triplicata, colocou-se uma pequena quantidade do indicador

Ério T a cada erlenmeyer de 125 mL.

Titulou-se cada uma das amostras com a solução de EDTA, calculou-se a

porcentagem de hidróxido de magnésio no leite de magnésia e comparou-se com o

valor teórico encontrado na embalagem.

IV- Resultados e Discussões

Com base nos procedimentos citados, foram realizados os seguintes cálculos:

8

4.1- Preparo de uma solução de EDTA de aproximadamente 0,010 mol/L:

4.1.1- Cálculo da massa do sal dissódico de EDTA necessário para o preparo de

0,5 L de uma solução a 0,010 mol/L do mesmo:

m1 = 0,01 mol/L x 372,24 g/mol x 0,5 L

m1 = 1,8612g de EDTA

4.1.1- Cálculo concentração da solução de EDTA:

Como a massa de EDTA pesada foi de 1,8617 g, então:

4.2- Determinação da dureza total da água:

Quantidade da matéria de CaCO3 = Quantidade de matéria de EDTA

9

Refazendo os cálculos para uma alíquota de 100,00 mL:

Temos, então, que o volume pipetado foi de 100,00 ml da amostra.

O volume de EDTA obtido após as titulações das alíquotas de água dura, é

dado na Tabela 1, a seguir.

Tabela 1 – Volume de EDTA obtido nas titulações:

Amostra Volume de EDTA

1 5,7 mL

2 5,7 mL

3 5,6 mL

4.2.1- Cálculo das concentrações de CaCO3 na amostra de Água Dura:

Quantidade de CaCO3 = Quantidade de EDTA

CCaCO3 x VCaCO3 = CEDTA x VEDTA

10

CCaCO3 = CEDTA x VEDTA

VCaCO3

Amostra 1:

CCaCO3 = 0,01 mol/L x 5,7 mL

100 mL

=

Amostra 2:

CCaCO3 = 0,01 mol/L x 5,7 mL

100 mL

=

Amostra 3:

CCaCO3 = 0,01 mol/L x 5,6 mL

11

100 mL

=

Pelo tratamento estatístico das amostras, tem-se que:

Obtem-se, então, que o valor da concentração de CaCO3 na água dura

analisada, foi de:

CCaCO3 = ( 56,67 ± 1,43) mg/L

Como a concentração de CaCO3 é menor que 75 mg, a água analisada é

considerada água branda ou leve.

Resultados obtidos pelos três grupos:

GRUPO [CaCO3]

1 (56,67 ± 1,43) mg/L

2 (56,10 ± 2,48) mg/L

3 (57,33 ± 1,43) mg/L

12

4 (57,50 ± 0) mg/L

4.3- Determinação de hidróxido de magnésio em uma amostra de leite de

magnésia

Os dados experimentais referentes à massa de Leite de Magnésia e o volume

de EDTA usados na titulação são dados na Tabela 2:

Tabela 2 – Dados experimentais:

Amostra Massa de Leite

de Magnésia

Volume de

EDTA

1 0,318 g 39,0 mL

2 0,302 g 37,0 mL

3 0,307 g 37,4 mL

4.3.1- Determinação da %Mg(OH)2 (m/V)

Amostra 1:

13

Amostra 2:

Amostra 3:

14

Pelo tratamento estatístico das amostras, tem-se que:

Obtem-se, então, que o valor de Mg(OH)2 no leite de magnésia analisado, foi

de:

= ( ± ) g/L

Cálculo do Erro relativo:

15

0,056

Resultados obtidos pelos três grupos:

GRUPO [ ] Erro

1 ( ± ) g/L 0,056

2

3

4

V- Conclusão

Através das titulações utilizando a solução de EDTA preparada, de

concentração aproximada de 0,01 mol/L, pode-se determinar a concentração de

CaCO3 na água, onde esta foi considerada uma água branda ou leve de acordo com

os padrões oferecidos pela literatura. Determinou-se também a concentração de

Mg(OH)2 no leite de magnésia, onde a mesma se mostrou inferior à contida no

rótulo.

Contudo, a solução de EDTA preparada foi uma ferramenta útil para a análise

e determinação de CaCO3 na água e de Mg(OH)2 no leite de magnésia.

VI- Bibliografia

[1] - http://www.geocities.com/ramos.bruno/academic/naoh.pdf

[2] - D. A. Skoog, D. M. West, F.J. Holler Analytical Chemistry, 6ª Edição,

16

Saunders College Publishing, USA, 1994.

[3] - http://www.fug.edu.br/adm/site_professor/arq_download/arq_124.doc

[4] – Apostila Química Analítica Quantitativa Experimental – UFVJM, 2009

17