Química AnalíticaRELATÓRIO DE GRAVIMETRIA

Discentes: Carolina SchneiderGabriela Bitto de OliveiraMarisa da Silva OliveiraPedro Henrique Picelli de Azevedo

Docente: Homero Marques GomesDisciplina: Química AnalíticaCurso: Engenharia Ambiental

2° ano

UNESPFACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIAFCT – Campus de Presidente Prudente

Unesp

SUMÁRIO

1. Objetivos da prática....................................................................................................................... 02

2. Introdução

2.1. Análise gravimétrica ...................................................................................................... 02

2.1.1. Peso da amostra ............................................................................................... 02

2.1.2. Precipitação química ....................................................................................... 02

2.1.3. Propriedades dos precipitados ......................................................................... 03

2.1.4. Cálculos em análises gravimétricas ................................................................ 03

2.1.5. Informações adicionais sobre a teoria dos precipitados .................................. 03

2.1.6. Vantagens e desvantagens do método de precipitação .................................... 05

2.1.7. Análise gravimétrica do ferro III ..................................................................... 05

2.1.7.1. Interferentes ................................................................................................. 07

3. Metodologia

3.1. Materiais utilizados ........................................................................................................ 08

3.2. Procedimentos experimentais ........................................................................................ 08

4. Resultados e discussões ................................................................................................................ 10

5. Conclusão ..................................................................................................................................... 13

6. Referências bibliográficas ............................................................................................................ 14

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1. OBJETIVOS DA PRÁTICA

Utilizar o método gravimétrico de precipitação para determinação de ferro como

Fe2O3; calculando a pureza da amostra.

2. INTRODUÇÃO

2.1. Análise gravimétrica

A análise gravimétrica ou gravimetria é um método analítico quantitativo cujo processo

envolve a separação e pesagem de um elemento ou um composto do elemento na forma mais pura

possível. O elemento ou composto e separado de uma quantidade conhecida da amostra ou

substancia analisada.

A gravimetria engloba uma variedade de técnicas, onde a maioria envolve a transformação do

elemento ou composto a ser determinado num composto puro e estável e de estequiometria

definida, cuja massa e utilizada para determinar a quantidade do analito original.

A separação do constituinte pode ser efetuada por meios diversos: precipitação química,

eletrodeposição, volatilização ou extração. Um dos métodos mais utilizados é a precipitação.

2.1.1. Peso da amostra

O peso do elemento ou composto pode ser calculado a partir da formula química do composto

e das massas atômicas dos elementos que constituem o composto pesado.

A análise gravimétrica esta baseada na medida indireta da massa de um ou mais constituintes

de uma amostra.

Por medida indireta deve-se entender converter determinada espécie química em uma forma

separável do meio em que esta se encontra, para então ser recolhida e, através de cálculos

estequiométricos, determinada a quantidade real de determinado elemento ou composto químico,

constituinte da amostra inicial.

Nem sempre o constituinte pode ser pesado na mesma forma química de precipitação. É que,

muitas vezes, uma forma de precipitação não se constitui em uma adequada forma de pesagem, seja

por não possuir uma composição bem definida, seja por não suportar o processo de dessecação por

aquecimento que quase sempre deve anteceder a pesagem.

2.1.2. Precipitação química

Na gravimetria por precipitação química, o constituinte a determinar e isolado mediante

adição de um reagente capaz de ocasionar a formação de uma substancia pouco solúvel*

(*Inicialmente, o item em analise encontra-se em uma forma solúvel em determinado meio.).

A precipitação envolve determinados processos que são respectivamente: precipitação >

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filtração > lavagem > aquecimento > pesagem.

Observações:

- A filtração pode ser efetuada com simples aparatos de vidro (funil de vidro) ou porcelana

(funil de Buchner), com papeis de filtro apropriados e membranas.

- O aquecimento pode ser realizado, conforme o caso, em bancada através de um simples

aparato ou em muflas, onde temperaturas de 1400°C podem ser alcançadas.

2.1.3. Propriedades dos Precipitados

Para obter bons resultados, deve-se obter um precipitado “puro” e que possa ser recuperado

com alta eficiência.

Características de um bom precipitado:

- Ter baixa solubilidade

- Ser fácil de recuperar por filtração

- Não ser reativo com o ar, a água...

- Ser algo onde o nosso analito seja apenas uma pequena porção do precipitado.

Vários íons também podem ser determinados por gravimetria: esses são precipitados com um

reagente e pesados apos secagem.

2.1.4. Cálculos em análise gravimétrica

Os cálculos realizados em gravimetria são relativamente simples, devendo-se ter cuidado

especial com a correspondência de unidades; de modo geral:

L > kg

mL > g

Cálculo associados a esses métodos são baseados em estequiometria. Uma fórmula química

balanceada dá as razões, em moles, de materiais produzidos ou consumidos em uma reação.

Exemplo:

Se o peso de quaisquer espécies utilizadas ou produzidas é sabido, os outros são facilmente

calculados.

2.1.5. Informações adicionais sobre a Teoria dos precipitados

- Condições de Precipitação:

Soluções diluídas devem ser usadas, pois reduzem os erros devido à coprecipitação.

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A mistura lenta dos reagentes com agitação constante promove a formação de cristais

maiores.

Soluções aquecidas, quando (as características do precipitado permitem): apresentam melhor

uniformidade do espalhamento dos reagentes, pois ocorre aumento da solubilidade,

reduzindo o grau de supersaturação.

A coagulação é favorecida com a diminuição da formação do soluto

A velocidade de cristalização é aumentada levando a cristais mais perfeitos

- Métodos de precipitação:

Precipitação em soluções homogêneas: Ao invés de ser adicionado um reagente, o agente

precipitante é gerado lentamente na própria solução por meio de uma reação química homogênea.

Vantagens:

- Elimina os efeitos indesejáveis da elevação da concentração.

- O precipitado resultante é denso e prontamente filtrável.

- A coprecipitação é reduzida a um mínimo.

- É possível alterar a aparência do precipitado pela variação da velocidade da reação.

- Contaminação de precipitados:

Co-precipitação: contaminação do precipitado por substâncias que são normalmente

solúveis na água mãe. Existem dois tipos: adsorção na superfície das partículas e oclusão de

substâncias estranhas durante o processo de formação do cristal.

Pós-precipitação: ocorre na superfície do primeiro precipitado após a sua formação, ocorre

com substâncias pouco solúveis que formam soluções supersaturadas, têm usualmente um

íon em comum com o precipitado inicial.

- Diferenças entre a coprecipitação (cp) e a pós-precipitação (pp):

Na pp a contaminação aumenta com o tempo de contato do precipitado com a solução-mãe,

na cp a contaminação diminui.

Na pp a contaminação aumenta com a rapidez da agitação, na cp dá-se o oposto.

A grandeza da contaminação na pp pode ser muito maior

- Digestão de precipitados cristalinos:

Deve ser efetuada no maior tempo possível (exceto nos casos em que possa ocorrer pós-

precipitação. Banho-maria é recomendável e decresce o efeito da coprecipitação e induz

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precipitados mais filtráveis (a digestão tem pequeno efeito sobre os precipitados amorfos ou

gelatinosos).

De preferência o precipitado deve ser lavado com uma solução diluída apropriada de um

eletrólito. A água pura pode causar a peptização (passagem do precipitado ao estado de solução

coloidal).

Se houver contaminação do precipitado, o erro pode ser eliminado pela dissolução do

precipitado em um solvente adequado para depois ser re-precipitado

- Separações quantitativas baseadas nos métodos de precipitação:

Precipitação fracionada: Quando os produtos de solubilidade de dois sais pouco solúveis

tendo um íon comum diferem suficientemente, um sal precipitará quase completamente

antes que o outro comece a precipitar.

Ex.: soluções de cloreto e iodeto.

Precipitação e separação de hidróxidos em concentração de íon hidrogênio: em pH

controlado vários elementos são precipitados.

TABELA 1 - Valores de pH para a precipitação dos hidróxidos (valores aproximados de

pH já que os produtos de solubilidade dos hidróxidos metálicos não são muito exatos)

p

H

íon

metálico

p

H

íon

metálico

3Sn+2,

Fe+3, Zn4+7 Fe2+

4 Th4+ 8Co2+,

Ni2+, Cd2+

5 Al3+ 9Ag+,

Mn2+, Hg2+

6Zn+2,

Cu+2, Cr+3

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1Mg+2

2.1.6. Vantagens e desvantagens do método de precipitação

Vantagens: A análise gravimétrica, se seus métodos são seguidos cuidadosamente, fornece

análises excessivamente precisas. Como fato, a análise gravimética foi usada para determinar as

massas atômicas de muitos elementos com seis casas decimais de precisão. A análise gravimétrica

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deixa pouco espaço para o erro instrumental e não requer uma série de padrões para o cálculo de

uma variável desconhecida. Além disso, os métodos também não exigem equipamento de alto custo.

A análise gravimétrica, devido a seu alto grau de precisão, quando realizada corretamente, pode

também ser usada para calibrar outros instrumentos em substituição de padrões de referências.

Desvantagens: A análise gravimétrica, normalmente, provê capacidade de determinação

para um único elemento, ou um limitado grupo de elementos, de uma vez. Métodos são

frequentemente modificados e uma pequena distorção em um passo intermediário em um

procedimento, pode consequentemente significar desastre para a análise (formação de colóide na

precipitação da análise gravimétrica, por exemplo). Comparando-se este método com métodos mais

rigorosos, tais como a espectrofotometria, percebe-se que a ultima análise é muito mais eficiente.

2.1.7. Análise gravimétrica do ferro III

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Tabela 2- Principais etapas da análise gravimétrica do ferro III.

Na determinação de ferro por análise gravimétrica, o método é baseado na precipitação dos

íons de ferro (III) com hidróxido de amônio:

ou

Onde:

O hidróxido de ferro obtido é calcinado ao seu respectivo óxido:

ou

Pesando-se o óxido férrico pode-se calcular a concentração de ferro na amostra.

2.1.7. Interferentes

Os principais interferentes no método de precipitação química são:

citratos, tartaratos, salicilatos, pirofosfatos, fluoretos, glicerina e açúcares, pois

complexam com o Fe III evitando sua precipitação quantitativa.

Para evitar estes interferentes, adsorvidos ou parcialmente precipitados, faz-se uma

purificação do hidróxido de ferro através de várias re-precipitações.

O ferro pode ser também determinado volumetricamente com MnO4-, Cr2O72- ou Ce4+, e

através de técnicas espectroscópicas com KSCN ou fenantrolina.

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pois precipitam com o NH4OH.

podem interferir se seus complexos amino solúveis, adsorverem na superfície do hidróxido de ferro.

3. METODOLOGIA

3.1. Materiais utilizados

Reagentes

- Ácido clorídrico (HCl);

- Ácido nítrico (HNO3);

- Hidróxido de amônio (NH4OH);

- Nitrato de amônio (NH4NO3);

- Nitrato de prata (AgNO3).

Vidraria e instrumentos

- 1 cadinho;

- 2 tubos de ensaios;

- 1 béquer 1oo mL;

- 1 béquer grande;

- funil;

- papel de filtro sem cinzas;

- 1 pinça metálica;

- pipetas;

- bico de Bunsen;

- suporte universal;

- dessecador;

- balança.

3.2. Procedimentos experimentais

Inicialmente, aquecemos o cadinho em um bico de Bunsen durante 15 minutos e,

posteriormente, levamos ao dessecador para resfriar.

Pegamos então a amostra 9, contendo ferro, e adicionamos a ela 10 mL de HCl (ácido

clorídrico) e 5 mL de HNO3 (ácido nítrico). Misturamos suavemente e colocamos em um béquer.

Aquecemos essa mistura por aproximadamente 4 minutos, em fogo brando, mantendo uma ebulição

lenta.

Na seqüência, diluímos a amostra com 200 mL de água e aquecemos novamente. À partir de

então, acrescentamos, gota a gota, hidróxido de amônio a 3 mol/L (NH4OH), agitando sempre, até o

momento em que sentimos o odor característico do amoníaco. (Com a adição do NH4OH a amostra

adquire uma coloração marrom)

Aguardamos alguns minutos e a uma parte mais escura da solução se depositou no fundo do

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béquer. Neste momento iniciamos a digestão do precipitado, fervendo a mistura levemente por

aproximadamente 5 minutos.

Esperamos até a mistura esfriar e, posteriormente, filtramos em papel de filtro sem cinzas.

Lavamos o precipitado dentro do funil com solução de nitrato de amônio (NH4NO3) e efetuamos

teste para cloreto no filtrado com solução de nitrato de prata (AgNO3). Este teste é feito

adicionando-se uma gota de AgNO3 em uma pequena amostra do filtrado. Quando essa amostra

adquire cor esbranquiçada, o teste é positivo, caso contrário, negativo.

Continuamos a lavagem do precipitado até teste negativo ou muito fraco para cloreto.

Posteriormente, pegamos o cadinho (sempre com auxílio de uma pinça limpa ou papel) e

colocamos no suporte. Transferimos o papel filtro juntamente com a amostra de precipitado para

dentro do cadinho e aquecemos em uma pequena chama do bico de Bunsen, com o cuidado de

permitir o livre acesso de ar ao seu interior pra evitar a redução de Fe (III) a Fe (II). Assim que

termina de secar o papel filtro é incinerado (se dissolve). Aquecemos então por mis,

aproximadamente, 15 minutos.

Levamos o cadinho ao dessecador para resfriar e, posteriormente, pesamos o cadinho com a

amostra e anotamos os resultados para efetuarmos os cálculos.

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4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

O cadinho em contato com o meio ambiente adquiri umidade, elementos contaminantes etc,

tais fatores podem gerar um erro na pesagem que influenciara o resultado final do experimento.

Uma vez que o processo gravimétrico foi utilizado para determinar a massa de óxido de ferro da

uma dada amostra, levando em consideração o peso inicial do cadinho e o seu peso final, foi

necessário tarar o cadinho para obter um resultado mais apurado.

Inicialmente aqueceu-se o cadinho para a completa evaporação da umidade e eliminação de

qualquer outra substancia que poderia alterar o seu peso. Assim a chama do bico de bunsen possuía

uma cor azulada, para não haver a formação de fuligem, a qual pode alterar a medição final. Após

15 minutos aquecendo, o cadinho foi retirado da chama, esperou-se que ele adquirisse uma

temperatura de aproximadamente 100° C e logo em seguida foi colocado no dessecador, que

absorve a umidade do meio, evitando que o ele volte a condição inicial.

Após 30 minutos no dessecador foi medida sua massa inicial (Mci) na balança de precisão,

obtendo o seguinte resultado Minicial=24,4175g

O cadinho não pode ser pesado com temperatura alta por causa do empuxo causado pelas

corrente de convecção do ar, onde o ar quente sobe e o ar frio desce, o que pode alterar o seu o seu

peso.

Em um béquer foi adicionado à amostra 9, inicialmente contendo 2g, 10ml de ácido clorídrico

(HCL) 3 mol/L e 5ml de ácido nítrico (HNO3). A oxidação do ferro e um processo natural e ocorre

lentamente pela exposição deste elemento ao ar segundo a reação:

4Fe2+ + O2 + 4H+ 4Fe+3 + 2H2O

Uma oxidação rápida pode ser efetuada pelo acido nítrico e acido clorídrico segundo a reação:

Os ácido são utilizados para diminuir a o pH da amostra, já que nos processos gravimétrico as

interferências são quase sempre mais numerosas à medida que se tende para a região alcalina.

Para que o ferro presente na amostra ficasse mais suscetível à reação com os ácidos, ela foi

aquecida, após a adição dos mesmos, pois para a maioria das substâncias sólidas, o calor requerido

para afastar as moléculas do soluto é maior do que o calor desprendido pela solvatação do soluto.

De acordo com o princípio de Le Chatelier, a solubilidade de tais substâncias aumenta com a

temperatura.

Com a adição do acido nítrico os íon Fe+3 ( e também outros metais presentes na amostra )

reagiram com os íons Nitratos (NO3-) formando o Nitrato de ferro III ( Fe(NO3)). Todos os sais de

nitrato são solúveis em água, sendo assim foi necessário transformar o ferro que se encontrava

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2Fe+2 + HNO3 + 3HCl -----> 2Fe3+ + NOCl(gás) + 2Cl- + 2H2O

solúvel num composto insolúvel, para isso foi adicionado Hidroxido de Amônia.

Esperado o resfriamento do béquer, foi adicionados 200 ml de água e acrescentado hidróxido

de amônio (NH4OH) 3 mol/L à amostra. A amônia (NH3) é um gás incolor, bastante tóxico, que se

dissolve bem na água. Uma vez em meio aquoso, a amônia forma o hidróxido de amônio (NH4OH):

NH3 +H2ONH4+ +OH-

Soluções de amônia em contato com íons de Fe+3 produzem um precipitado gelatinoso

(colóides), marrom avermelhado, de Hidroxido de Ferro III, Fe(OH)3, insolúvel:

Fe3+ + 3NH3 +H2OFe(OH)3↓ +3NH4+

O estado coloidal da matéria e definido por uma certa grandeza de partículas, em

conseqüência do que certas propriedades características tornam-se aparentes. As propriedades

coloidais são geralmente evidenciadas em substancias cujas partículas variam entre 0,2 X 10-6m e

5X10-9m. O Papel de filtro comum retém partículas ate um diâmetro de 10-20X10-6m de modo que

soluções coloidais, da mesma forma que as soluções verdadeiras, passam através de um papel de

filtro. O novo aquecimento e conseqüentemente o aumento da temperatura fez com que os colóides

se transformem em estruturas cristalinas. Estas são mais favoráveis para os fins de análise

gravimétrica, pois são mais densas e sedimentam rapidamente, facilitando o processo de filtração e

lavagem.

Para “descontaminar” a amostra de hidróxido de ferro de outras substancias descartáveis,

durante a filtragem, foi realizado a sua lavagem utilizando-se nitrato de amônia (NH4NO3) umas vez

que esta substancia dissolve os contaminantes e não o Fe(OH)3. A lavagem ocorreu ate o momento

em que o teste para o cloreto utilizando solução de Nitrato de Prata (AgNO3) fosse negativo.

O filtro contendo o hidróxido de ferro foi levado ao cadinho e aquecido a fim de eliminar a

contaminação pelo hidróxido de amônia, nitrato de amônia e pelo papel de filtro segundo as

reações:

NH4OHNH3(gás) +H2O(gás)

NH4NO3 NH3(gás) + NO2(gás)

FILTRO+AquecimentoCO2(gás) + H2O(gás)

2Fe(OH)3à Fe2O2 +3H2O

O Cadinho contendo apenas a amostra de estudo foi novamente pesado obtendo-se o valor de

Mfinal=24,5920g, pode assim determinar a porcentagem de Fe na amostra através dos respectivos

cálculos:

MFe2O2=mfinal-minicial

MFe2O2=24,5920-24,4175

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MFe2O2=0,1745g

160g Fe2O2---------------------------112g Fe 2g-----------------100%

0,1745g Fe2O2------------xg Fe 0,12215g-------- y

Logo x=0,12215g Fe Logo y=6,1075% de Fe na amostra 9

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5. CONCLUSÃO

A gravimetria engloba grande variedade de técnicas, sendo boa parte delas relacionadas à

transformação do elemento ou composto a ser determinado num composto puro e estável e de

estequiometria definida, cuja massa é utilizada para determinar a quantidade do analito original.

Na gravimetria por precipitação química, o constituinte a ser determinado é isolado mediante

adição de um reagente capaz de ocasionar a formação de uma substância pouco solúvel.

Em laboratório, seguiu-se, em linhas gerais, a seqüência de precipitação, filtração, lavagem,

aquecimento e pesagem, a fim de encontrar a porcentagem de Ferro em uma amostra de 2g. Ao final

do processo, foram obtidas estruturas cristalinas, mais densas e sedimentáveis do que as coloidais

obtidas anteriormente. Tirando-se a diferença entre o peso do cadinho antes e depois do processo,

foi possível determinar a massa do óxido de ferro e, conseqüentemente, obter-se a porcentagem de

ferro na amostra.

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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

Daniel, C. Harris. Análise química quantitativa. Itc, 6ª Ed - 2005

http://www.ufpa.br/quimicanalitica/steoprecp.htm << Acessado em 14/08/2010>>

www.dracena.unesp.br/graduacao/arquivos/.../Gravimetria.pdf << Acessado em 14/08/2010>>

http://pessoal.utfpr.edu.br/jcrazevedo/arquivos/pratica16_gravimetria.pdf << Acessado em

14/08/2010 >>

http://pt.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lise_gravim%C3%A9trica << Acessado em

14/08/2010 >>

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