volumetria de Óxido-redução .2011-10-03 · tem seu número de oxidação aumentado na reação
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Volumetria de xido-reduo
Qumica Analtica Avanada
Profa. Lilian Silva
LEMBRANDO
Reaes de Oxi-reduo
+1 -1 0 0 +1 -1 0 0
Oxidao e reduo
Reaes redox e semi-clulas
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0 Zn0 Zn2+ + 2e- semi-clula do zinco:
Agente redutor: Sofre oxidao; Fornece eltrons espcie oxidante; Tem seu nmero de oxidao aumentado na reao.
Agente oxidante: Sofre reduo; Retira eltrons da espcie redutora; Tem seu nmero de oxidao diminudo na reao.
Quem o agente redutor na reao redox entre o Cu e o Zn?
Quem o agente oxidante na reao redox entre o Cu e o Zn?
semi-clula do cobre: Cu2+ + 2e- Cu0
Reaes redox transferncia de eltrons
Quando temos uma barra de zinco imersa em uma soluo de Cu 2+:
Zn2+ Cu2+
Cu0
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0
Transferncia direta de eltrons:
Transferncia indireta de eltrons CLULA ELETROQUMICA
Eletrodo de zinco
Eletrodo de cobre
Ponte salina (KCl sat.)
2 condutores imersos em uma soluo contendo eletrlitos (eletrodos) 1 condutor eletrnico externo para permitir o fluxo de eltrons 1 condutor inico para evitar o contato direto dos reagentes e permitir o fluxo de ons (ponte salina)
Componentes de uma Clula Eletroqumica
PILHA DE DANIEL
CATODO (reduo) ANODO (oxidao) Zn0 Zn2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu0
Zn l ZnSO4 (1 mol/L) ll CuSO4 (1 mol/L) l Cu
Representao esquemtica de uma clula eletroltica
O nodo e a informao sobre a soluo que est em contato com ele sempre so escritos esquerda. Linhas verticais simples representam limites entre fases atravs das quais podem surgir diferenas de potencial.
CATODO (reduo):
ANODO (oxidao): Zn0 Zn2+ + 2e-
Cu2+ + 2e- Cu0
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0
Medida do potencial da clula eletroltica
E clula = E catodo E anodo
Mas por que o Zn oxida
e o Cu reduz?
Potencial de eletrodo
O Potencial Padro de Eletrodo mede a tendncia de uma substncia
em se oxidar ou reduzir durante uma reao redox.
Cada meia-clula (semi-reao) tem um Potencial Padro de Eletrodo
(em volts) medido em relao a um padro de referncia, que o
Eletrodo Padro de Hidrognio (EPH), cuja semi-reao :
Por conveno da IUPAC, Potencial Padro de Eletrodo (e o seu sinal)
ser aplicado s semi-reaes de reduo, da o nome Potencial Padro
de Reduo.
2H+ + 2e- H2 (g)
E = 0 volts
Potencial de eletrodo
A substncia que apresenta maior Potencial Padro de Reduo, tem
maior tendncia de reduzir do que uma substncia que apresenta menor
Potencial Padro de Reduo.
E positivo: e- fluem do EPH (nodo) para o eletrodo do metal (ctodo) E negativo: e- fluem do eletrodo do metal (nodo) para o EPH (ctodo)
2H+ + 2e- H2 (g)
E = 0 volts
Cd2+ + 2e- Cd0
E = + 0,337 V Cu2+ + 2e- Cu0
E = - 0,403 V
Zn2+ + 2e- Zn0 E = - 0,763 V
Tabela de potenciais padres de reduo a 25 C
Potencial da clula As reaes de xido-reduo so espontneas (termodinamicamente)
se o potencial da reao maior que zero:
G = -nFEclula
Logo, se Eclula > 0 G < 0 reao espontnea
Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0
Zn2+ + 2e- Zn0
Voltando ao caso da reao redox entre o Cu e o Zn:
E = + 0,337 V Cu2+ + 2e- Cu0
E = - 0,763 V
Como o Zn tem menor Potencial Padro de Reduo, ele oxida:
E clula = E catodo E anodo E clula = E Cu E Zn
E clula = 0,337 ( 0,763) E clula = 1,100 V
Ecl > 0 Reao
Espontneaa
Equao de Nernst
E = potencial real da meia clula Eo = potencial padro de eletrodo R = constante universal dos gases (8,314 J K-1 mol -1) T = temperatura em Kelvin n = nmero de eltrons que participa da clula F = constante de Faraday (96485 C mol-1) (aA), (aB) = atividades dos produtos e reagentes
Relaciona o potencial real da meia-clula com as concentraes das espcies oxidadas e reduzidas (reagentes e produtos da semi-reao). Para a reao:
aA + ne- bB
E = Eo - RT ln (aB)b
nF (aA)a
Para solues diludas vale a aproximao: (aA) = [A]
E = Eo - RT ln [B]b
nF [A]a ou E = Eo - RT ln [Red]b
nF [Ox]a
T = 25 C
(298 K) 2 b
a
Fe3+ + e- Fe2+
Equao de Nernst - Exemplos
Zn2+ + 2e- Zn0
2H+ + 2e- H2 (g)
][
][log
1
0592,03
20
Fe
FeEE
][
1log
2
0592,02
0
ZnEE
2
20
][log
2
0592,0
H
pHEE
AgCl + e- Ag + Cl- Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O
mHOx
d
nEE
]][[
][Relog
0592,00
Ox + mH+ + ne- Red
Fe3+ + e- Fe2+ MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O
Balanceamento de uma reao de oxi-reduo
E = + 0,771 V
E = + 1,510 V
MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
5 Fe2+ 5Fe3+ + 5e-
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O
Ce4+ + e- Ce3+
E = + 1,440 V
E = + 0,575 V H3AsO4 + 2H+ + 2e - H3AsO2 + H2O
Exemplo 1:
Exemplo 2:
Envolve reaes de transferncias de eltrons entre agentes oxidantes (que os recebem eltrons) e agentes redutores (que os perdem eltrons).
Volumetria de xido-reduo
A red + B ox A ox + B red
Ared = Agente redutor Box = Agente oxidante
Exemplos de alguns agentes oxidantes e redutores: Oxidantes: KMnO4, I2, K2Cr2O7, Ce(IV), Mn(II) Redutores : Ti (III), SnCl2, V(II), Cr(II), Fe(II)
Indicadores usados em volumetria de oxi-reduo
1 Mtodo: O reagente fortemente corado e ele prprio pode ento, atuar como indicador. O ponto final acusado pela colorao produzida pelo excesso de reagente. Exemplo: KMnO4
MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 2 Mtodo: Uso de indicadores especficos, isto , substncias que
reagem especificamente com uma das espcies participantes da reao (reagentes ou produtos). Exemplo: amido.
I2 + 2 Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaI
Amido forma um complexo azul escuro com o iodo.
Indicador usado nas titulaes diretas onde o iodo o titulante e nas indiretas onde o iodo gerado a partir de uma reao do analito.
Indicadores usados em volumetria de oxi-reduo
Amido: substncia polimrica que consiste de duas fraes principais (amilose e amilopectina).
A frao ativa, a amilose, um polmero do acar -D-glicose, que tem a forma de uma hlice na qual podem se fixar longas cadeias de I2 combinado com I- (I3-).
Nas titulaes envolvendo o iodo o indicador utilizado a goma de amido, que forma um complexo azul-escuro. Iodimetria: O iodo utilizado como titulante. A Goma de amido adicionada no incio da titulao. E na primeira gota de excesso de iodo aps o PE a cor da soluo muda para azul-escuro. Iodometria: O iodo o titulado. A Goma de amido adicionada imediatamente antes do PE, pois algum iodo sempre tende a ficar retido nas partculas da goma de amido aps atingirmos o PE
Indicadores de oxi-reduo - Exemplos
Ferrona
VEn
indEE )0592,006,1(0592,00
3 Mtodo: Indicadores de oxi-reduo, os quais so substncias que se deixam oxidar ou reduzir reversivelmente com mudana de colorao. A mudana de cor do indicador ocorrer numa faixa dada por:
nindEE
0592,00 E = potencial de transio do indicador
Eo = potencial padro do indicador
n = nmero de eltrons envolvidos
Indicadores de oxi-reduo - Exemplos