UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

IQA-243 QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL IITURMA EQD

RELATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL II

DOSAGEM DE ÁCIDO FOSFÓRICO

(Data de realização: 27/09/06)

DADOS: o TEÓRICOS:

Solução concentrada H3PO4 Vetec Teor de H3PO4 = 85% p/p Densidade(d) H3PO4= 1,71 g/mL PMH3PO4 = 98,00 g/mol Volume de solução concentrada H3PO4 necessário pra preparar 250 mL de

solução diluída de H3PO4~0,05M = 0,84mL Volume da solução diluída H3PO4 utilizada na titulação = 25,00 mL Concentração da solução de NaOH utilizada na titulação = 0,1030 mol/L Constantes ácidas do H3PO4 :

K1 = 7,5 x 10-3

K2 = 6,2 x 10-8

K3 = 1,0 x 10-13

o EXPERIMENTAIS: Com indicador alaranjado de metila: Volume de NaOH usado na 1ª titulação = 14,05 ml Volume de NaOH usado na 2ª titulação = 14,15 ml Volume médio de NaOH nas titulações = 14,10 ml

Com indicador timolftaleína: Volume de NaOH usado na 1ª titulação = 29,05 ml Volume de NaOH usado na 2ª titulação = 28,95 ml Volume médio de NaOH nas titulações = 29,00 ml

CÁLCULOS:

o PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO DILUÍDA DE H3PO4 (250 ml ~ 0,05M):

0,05 moles H3PO4 ------- 1L x ----- 250 mL x = 0,0125 moles H3PO4

m (g) = n° de moles x mol m = 0,0125 x 98,0 m = 1,225 g H3PO4 puro

85,0 g H3PO4 puro -------- 100 g de solução concentrada 1,225 g -------- y y = 1,441 g de solução

d = m/V V = m/d V = 1,441/1,71 V = 0,84 ml

obs: como esse volume é muito difícil de medir pelos aparelhos dispostos no laboratório, foi colocado 1,0 ml de solução concentração de H3PO4 para a preparação da solução diluída.

o PADRONIZAÇÃO COM ALARANJADO DE METILA: Molaridade da solução diluída de H3PO4:

n° mmoles de H3PO4 titulados = n° mmoles de NaOHadic

MH3PO4(d) x V H3PO4= MNaOH x VNaOH

M H3PO4(d) x 25,00 = 0,1030 x 14,10 M H3PO4(d) = 0,058092 M

Molaridade da solução concentrada de H3PO4:n ° de mmoles H3PO4 (d) = n° de mmoles H3PO4 (c)MH3PO4 (d) x V H3PO4 (d).= M H3PO4 (c) x VH3PO4 (c)

0,058092 x 250,00 = M H3PO4 (c) x 1,00 M H3PO4 (c) = 14,523 M

Transformação de M para g/L:C(g/L) = M(mol/L) x PM(g/mol)C(g/L) = 14,523 x 98,00 C(g/L) = 1423,254 g H3PO4 /L

Cálculo do teor (d = 1,71g/ml = 1710 g/L) : 1710,0 g -------- 100%1423,254 g -------- x x = 83,23 %

o PADRONIZAÇÃO COM TIMOLFTALEÍNA: Molaridade da solução diluída de H3PO4:

n° mmoles de H3PO4 titulados = n° mmoles de NaOHadic

MH3PO4(d) x V H3PO4= MNaOH x VNaOH

M H3PO4(d) x 25,00 = 0,1030 x 29,00 M H3PO4(d) = 0,05974 M

Molaridade da solução concentrada de H3PO4:n ° de mmoles H3PO4 (d) = n° de mmoles H3PO4 (c)MH3PO4 (d) x V H3PO4 (d).= M H3PO4 (c) x VH3PO4 (c)

0,05974 x 250,00 = M H3PO4 (c) x 1,00 M H3PO4 (c) = 14,935 M

Transformação de M para g/L:C(g/L) = M(mol/L) x PM(g/mol)C(g/L) = 14,523 x 98,00 C(g/L) = 1463,63 g H3PO4 /L

Cálculo do teor (d = 1,71g/ml = 1710 g/L) : 1710,0 g -------- 100%1463,63 g -------- x x = 85,59 %

o CONSTRUÇÃO DA CURVA DE TITULAÇÃO:O H3PO4 apresenta 3 H+ ionizáveis, mas somente 2 deles são tituláveis. O terceiro H+

não se titula pelo fato do seu K3=1,0 x 10-13, sendo o limite para uma titulação é a base 10-11.Assim sendo, será calculado a seguir a curva de titulação, lembrando que:

K1 = 7,5 x 10-3; K2 = 6,2 x 10-8; K3 = 1,0 x 10-13

Antes da adição de NaOH (Vb = 0,00 ml): Dissociação do ácido:

K1 = __ __x 2 ___ x2 = 7,5.10-3.0,05 x = [H+] = 0,0194 M(0,05 – x) pH = 1,71

Primeiro ponto de semi-neutralização (Vb = 6,07 ml): Ocorre tampão (H3PO4/H2PO4-):

N° mmoles OH- = 0,1030 x 6,07 = 0,625 mmolesN° mmoles H3PO4 iniciais = 0,05 x 25,00 = 1,25 mmolesN° mmoles H3PO4 residuais = 1,25 – 0,625 = 0,625 mmoles

K1 = _x . (0,625 + x) x2 + 0,6325 x – 4,69.10-3 x = [H+] = 1,85. 10-3 M(0,625 – x) pH = 2,73

Primeiro ponto de equivalência (Vb = 12,14 ml): Ocorre hidrólise de H2PO4-:

[H+] = (K1 . K2) = (7,5.10-3 . 6,2. 10-8) = 4,65 . 10-10 [H+] = 2,16. 10-5 M pH = 4,67

Segundo ponto de semi-neutralização (Vb = 18,20 ml): Ocorre tampão (H2PO4-/HPO42-):

N° mmoles OH- = 0,1030 x 18,20 = 1,875 mmolesN° mmoles H3PO4 iniciais = 2 x 0,05 x 25,00 = 2,5 mmolesN° mmoles H3PO4 residuais = 2,5 – 1,875 = 0,625 mmoles

K1 = __x . (1,875 – x) x = 6,2.10 -8 .(0,625 – x) x = [H+] =2,07 . 10-8 M(0,625 + x) (1,875 + x) pH = 7,68

Segundo ponto de equivalência (Vb=24,28 ml): Ocorre hidrólise de HPO42-:

[H+] = (K2 . K3) = (6,2.10-8 . 1,0. 10-13) = 6,2 . 10-21 [H+] = 7,87 . 10-11 M pH = 10,10

Após o segundo ponto de equivalência (Vb = 26,00 ml): Há excesso de base de 1,72 ml:

N° de mmoles OH- = 0,1030 x 26,00 = 2,678 mmolesN° de mmoles de HPO42- = 2 x 0,05 x 25,00 = 0,178 mmolesExcesso de OH- = 2,678 – 2,5 = 0,178 mmoles

[OH-] = 0,178/(26,00 + 25,00) [OH-] = 3,49 .10-3

pOH = 2,46 pH = 11,54

CONCLUSÃO:

O objetivo dessa experiência era descobrir o teor da solução concentrada de H3PO4 da marca VETEC q se encontrava no laboratório e ver se seu valor dava em torno de 85%, que era o teor marcado no rótulo.

Primeiramente foi preparada 250,00 ml de solução diluída de H3PO4, depois foi retirada dessa solução, uma alíquota de 25,00 ml que foi usada na titulação do primeiro hidrogênio titulável que tinha como indicador o alaranjado de metila, precisando de um volume médio de 14,10 ml de NaOH para ser neutralizado, até que apresentasse a coloração de casca de cebola indicando o término da titulação do primeiro hidrogênio.

Depois, foi feita a titulação do segundo hidrogênio titulável que tinha como indicador timolftaleína que necessitou de um volume médio de 29,00 ml de NaOH, até que apresentasse a cor azul pálido q indicava que a neutralização do segundo hidrogênio já tinha sido concluída.

O terceiro hidrogênio não é titulável, pelo fato já explicado nos cálculos acima.Antes de chegar ao primeiro e ao segundo pontos de equivalência, a solução vira um tampão

e nos pontos de equivalência, ocorre hidrólise do ânion correspondente a cada um deles.O gráfico da curva de titulação segue em anexo.

BIBLIOGRAFIA:

o Apostila de Química Analítica Experimental II