ÍNDICE

Titulação de uma água-oxigenada comercial

1. . . . . . . . Objectivo e Fundamentos Teóricos2. . . . . . . . Continuação dos fundamentos teóricos 3. . . . . . . . Continuação dos fundamentos teóricos4. . . . . . . . Material utilizado e Procedimento 5. . . . . . . . Diagrama de Fluxo6. . . . . . . . Registo de Medições e Cálculos7. . . . . . . . Continuação dos cálculos 8. . . . . . . . Conclusão, Observações e Bibliografia Consultada

ObjectivoNeste procedimento laboratorial procurar-se-á calcular a concentração de

Água Oxigenada em volumes de oxigénio.

Fundamentos Teóricos:

A química Analítica Quantitativa dispõe de uma vasta gama de métodos para dosear componentes de um amostra. É vulgar agrupar estes métodos em dois grandes grupos: Os métodos químicos e os métodos instrumentais.

Os métodos químicos compreendem a realização de reacções químicas como principal meio de executar o doseamento. Os métodos instrumentais recorrem à utilização de aparelhagem específica, cujo funcionamento se baseia quer em medições eléctricas apropriadas quer na medição de determinadas propriedades ópticas. No nosso caso iremos utilizar o método químico, e dentro deste, a volumetria. A análise volumétrica (titrimétrica) consiste na análise química quantitativa efectuada pela medição do volume de uma solução, cuja concentração é rigorosamente conhecida (solução-padrão), que reage com um volume conhecido da solução que contém a espécie química a ser determinada. Esta operação é assim designada por titulação.

A titulação é uma técnica analítica, que tem como finalidade determinar a concentração exacta de uma solução.

Na análise volumétrica, a solução de concentração conhecida é designada por titulante e aquela cuja concentração se pretende determinar é designada por titulado.

O titulante é adicionado ao titulado até que se atinja a quantidade estequiométrica. A titulação termina quando se atinge o ponto final da reacção ou ponto de equivalência da reacção. O ponto final é detectado pela variação de uma propriedade física ou química da solução a ser titulada, utilizando indicadores ou instrumentalmente. Quando se utilizam indicadores, esta variação é facilmente detectada, pois corresponde a uma alteração de cor.

Numa titulação ideal, o ponto final visível coincidirá com o ponto final estequiométrico. Na prática há sempre uma pequena diferença, que constitui o chamado erro de titulação.

Tipos de volumetria:

As volumetrias podem classificar-se segundo a reacção química que ocorre durante a titulação, e atendendo à técnica de doseamento.

Assim, relativamente à reacção química consideram-se as seguintes volumétricas:

- Volumetria de Ácido-base – É utilizada quando a espécie química a dosear é um ácido ou uma base segundo Bronsted.

- Volumetria de precipitação – Utilizam-se reacções que levam à formação de um precipitado (composto pouco solúvel).

- Volumetria de Oxidação-redução (redox) – Ocorre quando há transferência de electrões entre o titulante e o titulado-

- Volumetria de complexação – Este tipo de volumetria é utilizado quando se pretende dosear uma espécie química que origina um complexo estável.

Quanto à técnica de doseamento as volumetrias podem classificar-se em:- Volumetria directa – Nesta técnica a solução titulante é,

geralmente, adicionada directamente à solução a titular. É o método mais simples e mais utilizado.

- Volumetria de retorno – É utilizada quando a espécie a dosear ou não reage, ou reage lentamente com a solução titulante. Efectua-se adicionando à espécie a dosear um volume de excesso, rigorosamente medido, de uma terceira espécie química. Esta terceira espécie química reage com a espécie a dosear segundo uma equação química definida. A quantidade em excesso é posteriormente titulada directamente utilizando uma solução padrão adequada.

- Volumetria indirecta – Recorre-se a este tipo de volumetria nas seguintes situações: a espécie química a dosear não reage directamente com a solução padrão; a espécie química a dosear não reage estequiométricamente com a solução padrão; não existe indicador apropriado. Nesta volumetria faz-se reagir a espécie que se pretende dosear, com um volume em excesso de um reagente adequado e titula-se em seguida um dos produtos da reacção.

Condições a que devem obedecer as reacções utilizadas em volumetria:

Uma reacção química a utilizar em volumetria deve ser estequiométrica, rápida e completa e deve haver possibilidade de detectar o ponto de equivalência.

A reacção deve ser estequiométrica, isto é, deve ser expressa por uma equação química.

Deve ser rápida, para permitir atingir eficazmente o ponto de equivalência. No caso de a reacção ser lenta, e continuar a ser feita adição de solução titulante, o ponto de equivalência será atingido com um excesso de volume de solução.

A reacção tem de ser completa, e não podem ocorrer reacções secundárias, caso contrário é impossível o cálculo do resultado da análise.

Deve haver possibilidade de detectar o ponto de equivalência por visualização da alteração repentina de uma propriedade da solução.

Solução-padrão

São soluções de concentração rigorosamente conhecida, que podem ser preparadas por dois processos diferentes, conforme se dispõe ou não de uma substância primária ou padrão.

Uma substância primária ou substância-padrão é aquela que apresenta características como: um elevado grau de pureza, não ser higroscópica, ser estável, reagir nas proporções indicadas pela equação química, ser bastante solúvel, ter elevada massa molar.

Quando se dispõe de uma substância primária pode preparar-se directamente a solução padrão, medindo com rigor a massa correspondente à quantidade necessária e dissolvendo-a no volume de água necessário para obter a concentração pretendida.

Quando não se dispõe de uma substância primária, prepara-se uma solução de concentração aproximada, mais concentrada do que a que se pretende e, por titulação com uma solução padrão, determina-se a sua concentração exacta.

Nesta experiência, do tipo Oxidação-redução, a propriedade que irá variar será o potencial Normal, ou seja, a maior ou menor capacidade de captar electrões. Utilizar-se-á como titulante uma solução padrão de Permanganato de Potássio (KmnO4) para titular a Água Oxigenada (H2O2) cuja concentração se pretende calcular.

Não há indicadores presentes nesta titulação, é uma titulação auto-indicada pois há uma espécie química que apresenta variação de cor nas suas formas oxidada e reduzida. Neste caso, o indicador interno é o ião Permanganato, MnO4

-, que tem cor violeta mas que quando sofre redução, transforma-se no ião Manganésio(II), Mn2+, que é incolor. Assim, quando todo o redutor estiver titulado, uma única gota em excesso tornará toda a solução cor de rosa, uma mistura do violeta com o incolor, indicando desta forma o ponto final da titulação.

A redução do ião Permanganato a Mn2+ só ocorre em meio fortemente ácido e para acidificar o meio adicionou-se H2SO4 ao titulado. Em outras condições de pH, nomeadamente meios fracamente ácidos, neutros ou fracamente alcalinos e meios fortemente alcalinos, formam-se respectivamente os compostos: MnO2 e MnO4

2-.

A concentração de Peróxido de Hidrogénio será calculada em volumes de oxigénio, isto é, a quantidade de Oxigénio gasoso que pode ser libertado por um litro de Água Oxigenada em condições normais de pressão e temperatura e de acordo com a sua equação de dissociação:

2 H2O2 Þ O2 + 2 H2O

Material UtilizadoBureta 25± 0.05 mLGobelésMatraz 250 mLFunilSuporte de buretasBalão volumétrico 100± 0.1 mLÁgua destiladaProveta 25± 0.25mL

HotteKMnO4 0.02 mol/dm3

Pipeta 2.0± 0.01 mLPipeta 10± 0.04mLPompete 2 mLPipetador electrónicoH2O2 comercial

ProcedimentoPara a realização deste trabalho experimental, procedeu-se de acordo com

o protocolo da página 136 do nosso livro de técnicas laboratoriais de química II.

Diagrama de FluxoPreparação do titulado:

Balão volumétrico de 100 ml

Adicionar 10 ml de H2O2

10ml de H2O2

diluição (adição de água destilada)

Solução diluída 1:10 de H2O2

Titulação:

Titulante Titulado

Solução padrão de KMnO4 Água desionizada em erlenmeyerA 0.0200 mol/dm3 Acidificação do meio Lavagem e enchimento da bureta Leitura do Vi Água + H2SO4

Adição de 10,00 ml de solução diluída Solução de H2O2 diluída em meio ácido

Solução de H2O2 + KMnO4 (gota a gota) Redução de MnO4

-

Alteração da cor da solução Ponto de equivalência ou equação química Vf e cálculo do ∆V Reenchimento da bureta

Novos ensaios

Registo de Medições

Ensaios

VOLUME VOLUME INDICADOR

INICIAL FINAL UTILIZADO0.0 mL 17.5 mL 17.5 mL0.0 mL 17.4 mL 17.4 mL

CálculosConhecendo, então, a concentração da solução padrão e os

volumes equivalentes da mesma solução e da solução de concentração desconhecida, pode determinar-se a concentração desta última, através de um cálculo estequiométrico simples. Esta solução cuja concentração se pretende determinar tanto pode ser o titulante como o titulado.

KMnO4 û K+ + MnO4

-

MnO4- û Mn2+ H2O2 û O2

MnO4- + 8 H+ + 5e- û Mn2+ + 4H2O H2O2 û O2 + 2H+ +

2e-

2MnO4- + 16 H+ + 10e- û 2Mn2+ + 8H2O 5H2O2 û 5O2 + 10H+ +

10e- 2MnO4

- + 5H2O2 + 6 H+ û 2Mn2+ + 14H2O + 5O2

ŠKMno4‹ = 0.020 mol/dm3

VKmno4 = 17.45 cm3

VKmno4 = 17.45 cm3 = 17.45 X 10-3 dm3

VH2O2 = 10.0 cm3

VH2O2 = 10.0 cm3 = 10.0 X 10-3 dm3 ŠH2O2‹ = ?

ŠKMnO4‹ = 0.020 mol/dm3 ŠMnO4-‹ = 0.020

mol/dm3

C = n/V Ö n = C x V NMnO4

- = 0.020 x 17.45 = 3.49 x 10-4 mol 5 mol H2O2 ----------- 2 mol MnO4

-

n ----------- 3.49 x 10-4 mol n = 8.725 x 10-4 mol ( H2O2 )

C= 8.725 x 10 -4 = 0.08725 mol/dm3

10 x 10-3

C ´= C x 10 Ö C ´= 0.08725 x 10 Ö C ´ = 0.8725

2H2O2 û O2 + 2H2O0.8725 mol H2O2 ---------- VO2

2 mol ---------------- 22.4 dm3

VO2 = 9.772 vol

Observações

O KMnO4 apresenta cor roxa e ao ser titulado o anião MnO4- torna-se

incolor (redução a Mn2+). No ponto de equivalência a solução tem cor rosada pois coexistem MnO4

- e Mn2+.A transferência de H2SO4 tem de ser realizada na hotte e o anião permanganato exige muito cuidado de manuseamento.Verificou-se alguma efervescência durante a titulação.

A redução a Mn2+ ocorre em meios fortemente ácidos e para acidificar o meio utilizou-se como catalizador o H2SO4, um ácido bastante forte, e que não intervêm em quaisquer reacções secundárias.

ConclusãoComo resultado desta actividade experimental, verificou-se que a H2O2 comercial tem a concentração média de 10 vol como indicado no rotúlo. O resultado obtido foi de 9.772 que está bastante próximo do valor de 10 vol.Esta redução pode ter ocorrido por deterioração da H2O2 utilizada ou por algum erro técnico do utilizador.

Bibliografia ü O nosso livro de técnicas laboratoriais de Química IIü Internet, sites variados