Relatório 03 - Volumetria por Precipitação, Provas de Engenharia Hídrica
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Relatório 03 - Volumetria por Precipitação, Provas de Engenharia Hídrica

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Volumetria por Precipitação
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1) Assunto: • Volumetria por Precipitação

2) Objetivo: • Determinar a %m/m do sal NaCl através da reação com o padrão AgNO3 formando o

precipitado insolúvel de cloreto de prata AgCl

3) Introdução: A Química Analí�ca Quan�ta�va consiste na quan�ficação de uma certa amostra através da

adição de um padrão. Quando se é determinada a concentração da amostra através da adição de um volume de um determinado padrão, denomina-se Análise Volumétrica, ou também Análise Titrimétrica. Dentre os �pos de análise �trimétricas estão: Neutralização, Precipitação, Complexação e Oxirredução.

3.1 Titrimetria por Precipitação

A �trimetria por precipitação consiste em reações de precipitação formando um precipitado insolúvel/pouco solúvel. Através da adição de um determinado volume da solução padrão, este reage quan�ta�vamente com a amostra formando um corpo de fundo, devido à diferença de KPS entre a solução e o produto. Essas �tulações não u�lizam indicadores gerais pois necessitam de um reagente específico para cada �tulação, dependendo da reação química que lhes servem de base.

A Tabela 1 abaixo relaciona alguns métodos de precipitação que necessitam de indicador específicos:

Tabela 1 - Alguns métodos volumétricos de precipitação específicos

Íon Determinado Reagente Titulante Produto Indicador

Cl- ; Br- AgNO3 AgX Nitrato de Prata

Cl- ; Br- Hg2(NO3)2 Hg2X2 Azul de bromofenol

C2O4-2 Pb(OAc)2 PbC2O4 Fluoresceína

F- Th(NO3)4 ThF4 Vermelho de alizarina

MoO42- Pb(OAc)2 PbMoO4 Eosina A

Pb2+ MgMoO4 PbMoO4 Vermelho de solocromo B

PO43- Pb(OAc)2 Pb3(PO4)2 Dibromofluoresceína

SO42- BaCl2 BaSO4 Tetraidroxiquinona

Zn2+ K4Fe(CN)6 K2Zn3[Fe(CN)6] Difenilamina

“Os processos de precipitação mais importantes na análise �trimétrica u�lizam o nitrato de prata como reagente” (VOGEL,2008, 488p.). Algumas das �trimetrias mais importantes são aquelas que envolvem o íon prata Ag+ e são comumente denominadas de �trimetrias argen�ométricas. Neste �po de

�trimetria por precipitação há a precipitação de íons Cl- e Br- através da adição de nitrato de prata

AgNO3 formando precipitados insolúveis de AgCl e AgBr.

Baseando-se nos diferentes �pos de indicadores, podendo eles serem de adsorção ou específicos, existem três �pos de formação de precipitados:

• Formação de um precipitado colorido (Método de Mohr)

• Formação de um complexo solúvel colorido (Método de Vollard)

• Formação de um precipitado colorido devido à adsorção de um indicador sobre a super�cie do sólido (Método de Fajans)

3.2 Método de Mohr

O Método de Mohr é um método argen�ométrico direto de �trimetria por precipitação, que tem como indicador o Cromato de Potássio K2CrO4, e consiste na precipitação de íons Cl- e Br- através da

adição de nitrato de prata AgNO3 formando precipitados brancos insolúveis de AgCl e AgBr . Quando se

a�nge o ponto de equivalência, todo a amostra reagiu quan�ta�vamente com o nitrato, e, ao adicionar uma gota em excesso do padrão de prata, este excesso reage com o indicador de cromato de potássio fazendo com que o precipitado branco se torne um precipitado vermelho e a solução adquira um aspecto creme. Tal fato é explicado pela reações abaixo:

Reação de �tulação: Ag+ + Cl- F 0 E 0 AgCl (s)(branco)

Reação do Indicador: 2 Ag+ + CrO42- F 0 E 0 Ag2CrO4(s)(vermelho)

O que diferencia qual precipitado se formará primeiro é a diferença do produto de solubilidade

KPS entre eles. O AgCl (Kps = 1,75 x 10-10) possui um KPS muito menor do que o Ag2CrO4 (Kps = 1,1 x

10-12), portanto precipita primeiro. Quando se ultrapassa levemente o ponto de equivalência, a

concentração de íons prata se torna suficiente para começar a precipitar o cromato, indicando o final da �tulação.

Para maior entendimento, pode-se ver como se procede a �tulação pelo método de Mohr através das figuras 01 e 02:

Fig.01: Titulação de NaCl pelo Método de Mohr

Fonte: h�p://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/museu%20virtual/visualizacoes/Determinacao%20de%20cloretos_mar/ fotos.html

A Figura 01 representada acima mostra a �tulação de NaCl pelo método de Mohr próxima ao ponto de equivalência já, pois pode-se perceber a formação da solução amarelada com precipitado branco e o início da formação de precipitado vermelho, tornando a solução creme e indicando o ponto de equivalência.

Fig.02: Indicação do Ponto final da �tulação pelo Método de Mohr

Fonte: h�p://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/museu%20virtual/visualizacoes/Determinacao%20de%20cloretos_mar/ fotos.html

A Figura 02 representada acima mostra a �tulação de NaCl pelo método de Mohr já ultrapassado o ponto de equivalência, pois pode-se perceber a formação da solução avermelhada com a formação de precipitado vermelho, indicando o ponto final da �tulação.

4) Materiais e Equipamentos: • Balança Analí�ca com precisão de 0,0001 g

• Balão Volumétrico de vidro com capacidade para 100,0 mL

• Bastão de vidro

• Béquer de vidro com capacidade de 100 mL

• Bureta de vidro com capacidade de 25,00 mL

• Erlenmeyer de vidro com capacidade de 250 mL

• Espátula de porcelana

• Papel Universal de pH

• Pera de Borracha (pipetador)

• Pissete de Plás�co

• Pipeta Volumétrica de vidro com capacidade de 20,0 mL

• Pipeta Graduada com capacidade para 10,00 mL

• Proveta de vidro com capacidade de 25,00 mL

4.1 Amostra:

• Cloreto de Sódio (NaCl)

4.2 Reagentes:

• Água Des�lada (H2Odest.)

• Carbonato de Cálcio (CaCO3) sólido

• Indicador Cromato de Potássio (K2CrO4) 5% m/v

• Nitrato de Prata (AgNO3) 0,05 eq.L-1 f= 1,000000

5) Metodologia:

Entrou-se no laboratório devidamente ves�do com todos os EPI’s necessários para segurança, em seguida dirigiu-se até a bancada onde foram pegas todas as vidrarias necessárias ao experimento. Logo após, lavou-se e rinsou-se de 2 a 3 vezes todas as vidrarias com água des�lada e enxugou-as.

5.1) Preparação da amostra de NaCl

Pegou-se um béquer de vidro com capacidade de 50 mL, espátula de porcelana e um vidro de relógio e encaminhou-se até a sala de balança. Pesou-se uma massa de 0,2931 g de cloreto de sódio com auxilio de uma balança analí�ca com precisão de 0,0001 g.

Dirigiu-se novamente ao laboratório e dissolveu-se totalmente o sal pesado em água des�lada, transferindo-se assim quan�ta�vamente a solução resultante para um balão volumétrico de vidro com capacidade de 100,0 mL. Rinsou-se 3 vezes o mesmo béquer com água des�lada e transferindo-se as águas de lavagem para o balão. Completou-se o volume do balão volumétrico com água des�lada, aferindo-se o menisco, e homogeneizou-se a solução.

5.2) Dosagem da Amostra de NaCl

Da solução preparada, mediu-se com pipeta volumétrica de 20,0 mL limpa, após rinsagem com solução, o mesmo volume de NaCl e transferiu-se quan�ta�vamente para um erlenmeyer de 250 mL. Em seguida, adicionou-se ao mesmo cerca de 25,00 ml de água des�lada, com o auxilio de uma proveta de 25,00 mL; 2,00 mL do indicador Cromato de Potássio com o auxílio de uma pipeta graduada de 10,00 mL; um terço da espátula de porcelana de CaCO3 e testou se a solução estava neutra com o papel universal obtendo um pH 8.

Após prévia lavagem e devida rinsagem da bureta com água des�lada e solução de Nitrato de Prata, completou-se o volume da vidraria com solução de AgNO3 e preencheu-se até o menisco, verificando se não haviam bolhas.

Iniciou-se a �tulação com constante agitação, até a mudança da coloração do precipitado de branco para creme, indicando o ponto final da �tulação, e anotou-se o resultado ob�do. Repe�u-se o processo �tulométrico por mais duas vezes e anotou-se os resultados.

6)

Resultados:

6.1) Cálculo de massa a ser pesada:

N = m/Eq x V

0,05 = m/58,5 x 0,1

m = 0,2925 g (pesar)

m = 0,2931 g (pesada)

6.2) Cálculo da Normalidade Aparente da amostra:

N = m/Eq x V

N = 0,2931/58,5 x 0,1

N = 0,0501 eq.L-1

6.3) Dosagem do NaCl

V1 = 16,00mL

V2 = 15,90mL F 0 E 0 Vm = 15,95 mL

V3 = 15,95mL

Desvio:

/V1/ - /Vm/ /V2/ – /Vm/ /V3/ – /Vm/

/16,00/ - /15,95/ /15,90/ - /15,95/ /15,95/ - /15,95/

/0,05/ /0,05/ /0,00/

Média do Desvio: (0,05+0,05+0,00)/3

Média do Desvio: 0,03

Precisão: (Desvio X 100)/Vm

Precisão: (0,03 X 100)/15,95

Precisão: 0,18%

Resultado foi preciso pois esteve abaixo de 0,5%

6.4) Pureza da amostra:

%m/m = 100 (N x V x f)pd x Al x Eq

mpesada

%m/m = 100 x (0,05 x 0,01595 x 1) x 5 x 58,5

0,2931

%m/m = 79,58%

6.5) Cálculo da Normalidade Real da amostra:

N = m/Eq x V

N = (0,2931 x 79,58%) / (58,5 x 0,1)

N = 0,0398 eq.L-1

6.6) Cálculo dos Cons�tuintes:

%m/m Na+ = 100 (N x V x f)pd x Al x Eq

mpesada

%m/m Na+ = 100 x (0,05 x 0,01595 x 1) x 5 x 23

0,2931

%m/m Na+ = 31,29%

%m/m Cl- = 100 (N x V x f)pd x Al x Eq

mpesada

%m/m Cl- = 100 x (0,05 x 0,01595 x 1) x 5 x 35,5

0,2931

%m/m Cl- = 48,29%

7) Discussões:

Durante o experimento, um fato importante que se nota, é que este �po de �tulação pelo método de mohr só é possivel pelo processo direto. Isto ocorre pois, se o nitrato fosse colocado no erlenmeyer junto com o indicador, haveria já reação de precipitação e não haveria como proceder com a �tulação.

Pode-se notar que, ao final do experimento, ob�vemos uma pureza de aproximadamente 79,58% m/m. Esta pureza talvez não represente a real pureza do sal, pois as reações de precipitação dependem de muitos fatores para obterem um ó�mo rendimento. Entre os principais fatores podemos citar a estequiometria e/ou velocidade da reação e visualização do ponto final de �tulação.

Para as reações serem as mais perfeitas possíveis, elas devem obedecer à algunas condições, como:

• Formação rápida do precipitado

• Formação de um precipitado insoluvel

• O ponto de equivalencia debe ser de fácil visualização

O Não a�ngimento do ponto de estequiometria pode ocorrer devido a co-precipitação do analito ou do �tulante devido à concentração do indicador usado durante a �tulação, o que causa muitas vezes a precipitação antecipada do analito.

Outro fator citado é a velocidade da reação. A velocidade da reação é interferida diretamente pela temperatura e concentração dos reagentes em questão. No experimento em questão, a concentração usada era rela�vamente baixa 0,05 eq.L Ag+ e 0,05 eq.L Cl-. Nestas soluções diluidas, a

velocidade de formação do precipitado é rela�vamente baixa, o que pode ter interferido na precipitação do cloreto de prata, fornecendo-nos uma aparente pureza %m/m de 79,58%. À medida que se aproxima do ponto de equivalência, a velocidade de precipitação tende a ir diminuindo devido a menor quan�dade de íons Cl- presente em solução pois não existe um alto grau de supersaturação.

7.1 Determinação do ponto final da �tulação:

Considerando que as concentrações dos íons Ag+ e Cl- em solução são iguais, é fácil calcula-las a par�r do valor do produto da solubilidade:

Ag+ + Cl- -> AgCl(s)

[Ag+] + [Cl-] = [Ag+]2 = 1,56 x 10-10

[Ag+] = [Cl-] = 1,25 x10-5M.

Então a concentração de íons prata no ponto de equivalência é 1,25 x10-5M. Assim a precipitação do Ag2CrO4 deve ocorrer quando [Ag+] = 1,25 x10-5M. Subs�tuindo este valor na expressão do produto de solubilidade do Ag2CrO4:

[Ag+]2 [CrO-2] = 1,3 x 10-12

(1,25 x 10-5)2 x [CrO-2] = 1,3 x 10-12

[CrO-2] = 0,8 x 10-2M

Analisando este valor, nota-se que:

• Se [CrO-2] > 0,8 x 10-2M, então o Ag2CrO4 começará a precipitar quando a concentração de Ag+ for menor que 1,25 x10-5M, ou seja, antes do ponto de equivalência.

• Se [CrO-2] < 0,8 x 10-2M, então o Ag2CrO4 só começará a precipitar quando a concentração de Ag+ for maior que 1,25 x10-5M, ou seja, além do ponto de equivalência.

Portanto, a concentração do indicador interfere diretamente na precipitação dos íons e assim na estequiometria da reação, indicando o ponto final da �tulação.

7.2) pH do meio reacional

O pH do meio reacinal deve ser controlado, estando numa faixa entre 6,5 e 10. É por este fato que se adiciona o carbonato de cálcio nos erlenmeyers para assegurar que o pH se mantenha nesta faixa, como no experimento, man�do em pH 8.

Um dos mo�vos em se controlar o pH é manter a estequiometria da reação. Outro mo�vo mais

importante é que, em pH inferior a 6,5, o cromato torna-se muito solúvel, conforme a reação:

2 CrO42- + 2 H+ F 0 E 0 2 HCrO4- F 0 E 0 Cr2O72- + H2O

O dicromato de prata é consideravelmente mais solúvel do que o cromato de prata, o que aumenta o erro do indicador.

Quando o pH é superior a 10, o íon prata pode reagir com o hidróxido ao invés de reagir com o íon cloreto, formando o hidróxido ou óxido de prata insolúveis, conforme a reação:

2 Ag+ + 2 OH- F 0 E 0 2 AgOH (s)

2 Ag+ + 2 OH- F 0 E 0 Ag2O (s) + H2O

7.3) Mecanismos de Reação:

Início – NaCl (aq) F 0 E 0 NaCl (aq) (solução amarela)

Durante – NaCl (aq) + AgNO3 F 0 E 0 NaCl (aq) + NaNO3 (aq) + AgCl↓ (s) (precipitado branco)

P.E - NaCl (aq) + NaNO3 (aq) + AgCl↓ (s) + AgNO3 F 0 E 0 AgCl↓ (s) + NaNO3 (aq) (precipitado branco)

Após – AgCl↓ (s) + NaNO3 + AgNO3 1 gota excesso F 0 E 0 Ag2CrO4↓ (s) + KNO3 (aq) + AgCl↓ (s) + NaNO3 (s) (precipitado creme)

Reação Global - NaCl + AgNO3 + K2CrO4 → AgCl↓ + NaNO3 + Ag2CrO4↓ + KNO3

*Indicador K2CrO4

*Precipitado creme = precipitado branco + precipitado vermelho

8)

Conclusão: Com os procedimentos realizados pode-se aprender mais sobre �trimetria por precipitação que

consiste em reações de precipitação formando um precipitado insolúvel/pouco solúvel. É menos precisa em relação à de neutralização, devido à fatores que podem alterá-la, como velocidade de reação entre outros citados.

O resultado ob�do de 79,58%m/m da pureza da amostra foi sa�sfatório para uma aula de análise química, valor este podendo diferir pouco do valor real da pureza da amostra devido às interferências do meio externo, erros e da reação em si.

Também adquiriu-se mais conhecimento sobre o Método de Mohr que nada mais é uma �tulação direta e precipitação fracionada, usado para se determinar quan�ta�vamente concentrações de haletos através do padrão de nitrato de prata. Assim, por se tratar de precpitação, o Kps é a base dessa �trimetria.

Referências: Livros:

[1] VOGEL, Arthur Israel, Análise química quan�ta�va/Vogel; tradução Júlio Carlos Afonso, Paula Fernandes de Aguiar, Ricardo Bicca de Alencastro. – reimp. – Rio de janeiro : LTC, 2008

[2] OHLWEILER, O. A., Química analí�ca quan�ta�va, 3a ed., Livros Técnicos e Cien�ficos Editora S.A., Rio de Janeiro, 1982, vol. 1 e vol.

[3] BACCAN N.; Andrade J. C.; Godinho O.E.S; Barone J. S. Química Analí�ca Quan�ta�va Elementar. 3ª Edição. Editora Edgard Blücher Ltda. São Paulo

[4] Schneider, C., Oliveira, G., & Oliveira, M. d. (2010). Volumetria de Precipitação - U�lização dos métodos Mohr, Vollard e Fajans. Unesp - Faculdade de Ciência e Tecnologia, Presidente Prudente. Disponível em: <h�p://pt.scribd.com/doc/47030405/Relatorio-de-Quimica-Anali�ca-Volumetria-de- Precipitacao> Acesso: 05/2012

Endereços Eletrônicos:

• Universidade Federal do Pará.

Disponível em: <h�p://www.ufpa.br/quimicanali�ca/precipi�metria.htm>. Acesso: 05/2012

• Universidade federal de Juiz de Fora.

Disponível em: <h�p://www.u�f.br/baccan/files/2011/05/Aula_pra�ca_7_e_8.pdf> Acesso: 05/2012

• Infopédia.

Disponível em: <h�p://www.infopedia.pt/$metodo-de-mohr>; <h�p://www.infopedia.pt/$volumetria- de-precipitacao>. Acesso: 052012

• Amigo Nerd.

Disponível em: <h�p://amigonerd.net/trabalho/6688-volumetria-de-precipitacao>. Acesso: 05/2012

“Cada sonho que você deixa pra trás é um pedaço do seu futuro que deixa de existir!” “arriscar o certo pelo incerto para ir atrás de um sonho.” Gosto ·
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