relatório da pratica de titulação potenciometrica

IFF – INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE

PETRÓLEO E GÁS IV

QUÍMICA INSTRUMENTAL JAQUELINE BORGES

TITULAÇÃO POTENCIOMETRICA DE NEUTRALIZAÇÃO Identificar o volume no ponto final do titulante e a concentração do titulado.

BÁRBARA ROCHA ROGER FRANÇA

CABOFRIO, RJ 27/11/2012

1.Introdução

Potenciometria ou método potenciometrico de análise química são métodos que se baseiam na medida da diferença de potencial de uma célula eletroquímica na ausência de corrente. É um método utilizado para detectar o ponto final de titulações especificas (chamada, pelo uso do método, de titulação potenciométrica), ou para a determinação direta de um determinado constituinte em uma amostra, através da medida do potencial de um eletrodo íon-seletivo, aquele que é sensível exatamente ao íon em analise. Na analise volumétrica, a quantidade de um constituinte de interesse (analito) é determinada através da reação desta espécie química com uma substancia em solução padrão, cuja concentração é exatamente conhecida, sabendo-se que a quantidade de solução padrão necessária para reagir totalmente com o analito e a reação química que ocorre entre as duas espécies químicas, têmse condições de determinar a concentração da substancia analisada. O processo volumétrico utilizado para introduzir solução padrão no meio reacional é conhecido como titulação. Depois de traçado o gráfico pH vs volume de titulante, determina-se a concentração da solução problema, através do ponto de inflexão da curva de titulação. E da técnica da primeira e segunda derivadas que aumentam a precisão dos resultados de interesse, sendo assim um procedimento de alto valor analítico.

2. Objetivo

Construir uma curva de titulação potenciométrica a fim de obter a concentração da solução titulada precisa; Determinar o ponto final da titulação através da curva sigmoidal, utilizando-se a técnica da primeira e segunda derivadas das curvas; Interpretar uma curva de titulação a fim de descobrir-se o valor mais próximo de volume no ponto de equivalência.

3. Material e métodos

3.1.Material:

- 1 Becker 100ml; - garra; - 1 suporte universal; - 1 bureta de 50ml; - medidor de pH; - Barra magnética; - chapa de aquecimento e agitação magnética. - pipeta 50ml 3.2.Reagentes:

- solução de [NaOH]=0,0909 mol/L (solução padrão) - solução de HCl (concentração desconhecida) - solução tampão 7,01 - solução tampão 10,01 - solução tampão 4,01

4. Metodologia: 4.1. Preparo e padronização da solução de hidróxido de sódio

Solução de hidróxido de sódio (MM = 40,0 g mol-1) ≈ 0,1 mol L-1  – Pesou 0,4000g de NaOH, quantidade suficiente para o preparo de 100,0 mL de solução. 4.1.1. Padronização da solução de hidróxido de sódio com biftalato de potássio (MM = -1

204,22g.mol ).

Em um béquer de vidro de 50 mL, pesou-se 10,2110g de biftalato de potássio (KHC8H4O4), previamente seco a 120 °C por 2 h, suficiente para preparar 500 mL de solução 0,1 mol L-1. Adicionou, aproximadamente, 50 mL de água destilada, com auxílio de bastão de vidro, agitou a solução, transferiu- a para um balão volumétrico de 500 mL, utilizando funil de haste longa. Repetiu-se o procedimento até que todo sólido tenha sido transferido, Ajustou-se o volume do balão volumétrico com água destilada (fervida para reduzir ao máximo o CO 2 presente na água), homogeneizando a solução. Utilizando uma pipeta volumétrica, foram transferidos 20 mL da solução de biftalato de potássio para um Erlenmeyer de 250 mL. Adicionou-se 4 gotas de fenolftaleína que foi titulado por uma solução de NaOH previamente preparada, até que a solução se tornasse rósea. Anotou-se o volume de NaOH gasto e calculou a concentração exata da solução de NaOH. Numero de mols de KHC 8H4O4 = numero de mols de NaOH 0,1mol.L-1 x 20ml = CNaOH x 22,00 ml CNaOH = 0,0909 mol.L-1 4.2. Preparo da solução de ácido clorídrico

Solução de ácido clorídrico (MM = 36,46 g.mol-1) ≈ 0,1 mol. L -1  –pesou 0,3646g de HCl quantidade suficiente para o preparo de 100,0 mL de solução.

4.3. Calibração do pHmêtro

Calibrou-se o pHmêtro conforme as instruções do manual de calibração do mesmo seguido das soluções tampão de pH 7,01; pH 4,01 e pH 10,01. Observou-se que tais soluções foram utilizadas após manutenção de temperatura ambiente.

4.4.Titulação potenciométrica do HCl por NaOH.

Montou-se o experimento de acordo com a figura 1

Figura 1: Equipamento para titulação

a) Pipetou-se 35ml da amostra de HCl em um Béquer de vidro de 100ml; b) Com cuidado, foi imerso o eletrodo do pHmetro, já calibrado, na solução de HCl, com agitação constante da solução e medido o valor de pH antes de iniciar a ti tulação; c) Montou-se uma tabela de pH versus Volume de NaOH adicionado; d) Com a bureta, adicionou-se 0,5ml de NaOH na solução de HCl e foi verificado o pH da solução de HCl e anotado na tabela; e) Repetiu-se o item anterior adicionando de 0,5 em 0,5ml de NaOH em HCl, até que houvesse a mudança brusca de pH, e deu continuidade no procedimento até que se atingisse um pH básico que indicasse o ponto depois do ponto de neutralização.

5. Resultados e discussão 5.1. Resultado

A tabela a baixo apresenta os dados obtidos na titulação de HCl por NaOH.

VNaOH / mL

pH

ΔpH/ΔV Vmédio Δ2pH/ΔV2 Vmédio-médio

0,00

1,78

0,50

1,03

-1,50

0,25

1,00

1,04

0,02

0,75

3,04

0,50

1,50

1,06

0,04

1,25

0,04

1,00

2,00

1,06

0,00

1,75

-0,08

1,50

2,50

1,07

0,02

2,25

0,04

2,00

3,00

1,08

0,02

2,75

0,00

2,50

3,50

1,09

0,02

3,25

0,00

3,00

4,00

1,10

0,02

3,75

0,00

3,50

4,50

1,11

0,02

4,25

0,00

4,00

5,00

1,12

0,02

4,75

0,00

4,50

5,50

1,13

0,02

5,25

0,00

5,00

6,00

1,14

0,02

5,75

0,00

5,50

6,50

1,15

0,02

6,25

0,00

6,00

7,00

1,16

0,02

6,75

0,00

6,50

7,50

1,17

0,02

7,25

0,00

7,00

8,00

1,19

0,04

7,75

0,04

7,50

8,50

1,20

0,02

8,25

-0,04

8,00

9,00

1,21

0,02

8,75

0,00

8,50

9,50

1,22

0,02

9,25

0,00

9,00

10,00

1,23

0,02

9,75

0,00

9,50

10,50

1,24

0,02

10,25 0,00

10,00

11,00

1,25

0,02

10,75 0,00

10,50

11,50

1,26

0,02

11,25 0,00

11,00

12,00

1,27

0,02

11,75 0,00

11,50

12,50

1,28

0,02

12,25 0,00

12,00

13,00

1,30

0,04

12,75 0,04

12,50

13,50

1,31

0,02

13,25 -0,04

13,00

14,00

1,32

0,02

13,75 0,00

13,50

14,50

1,34

0,04

14,25 0,04

14,00

15,00

1,35

0,02

14,75 -0,04

14,50

15,50

1,36

0,02

15,25 0,00

15,00

16,00

1,38

0,04

15,75 0,04

15,50

16,50

1,39

0,02

16,25 -0,04

16,00

17,00

1,40

0,02

16,75 0,00

16,50

17,50

1,42

0,04

17,25 0,04

17,00

18,00

1,43

0,02

17,75 -0,04

17,50

18,50

1,45

0,04

18,25 0,04

18,00

19,00

1,46

0,02

18,75 -0,04

18,50

19,50

1,48

0,04

19,25 0,04

19,00

20,00

1,49

0,02

19,75 -0,04

19,50

20,50

1,51

0,04

20,25 0,04

20,00

21,00

1,52

0,02

20,75 -0,04

20,50

21,50

1,54

0,04

21,25 0,04

21,00

22,00

1,55

0,02

21,75 -0,04

21,50

22,50

1,57

0,04

22,25 0,04

22,00

23,00

1,59

0,04

22,75 0,00

22,50

23,50

1,61

0,04

23,25 0,00

23,00

24,00

1,62

0,02

23,75 -0,04

23,50

24,50

1,64

0,04

24,25 0,04

24,00

25,00

1,66

0,04

24,75 0,00

24,50

25,50

1,68

0,04

25,25 0,00

25,00

26,00

1,71

0,06

25,75 0,04

25,50

26,50

1,73

0,04

26,25 -0,04

26,00

27,00

1,75

0,04

26,75 0,00

26,50

27,50

1,78

0,06

27,25 0,04

27,00

28,00

1,80

0,04

27,75 -0,04

27,50

28,50

1,83

0,06

28,25 0,04

28,00

29,00

1,86

0,06

28,75 0,00

28,50

29,50

1,89

0,06

29,25 0,00

29,00

30,00

1,92

0,06

29,75 0,00

29,50

30,50

1,95

0,06

30,25 0,00

30,00

31,00

1,97

0,04

30,75 -0,04

30,50

31,50

2,01

0,08

31,25 0,08

31,00

32,00

2,05

0,08

31,75 0,00

31,50

32,50

2,09

0,08

32,25 0,00

32,00

33,00

2,15

0,12

32,75 0,08

32,50

33,50

2,20

0,10

33,25 -0,04

33,00

34,00

2,26

0,12

33,75 0,04

33,50

34,50

2,33

0,14

34,25 0,04

34,00

35,00

2,42

0,18

34,75 0,08

34,50

35,50

2,52

0,20

35,25 0,04

35,00

36,00

2,63

0,22

35,75 0,04

35,50

36,50

2,81

0,36

36,25 0,28

36,00

37,00

3,06

0,50

36,75 0,28

36,50

37,50

3,86

1,60

37,25 2,20

37,00

38,00

6,87

6,02

37,75 8,84

37,50

38,50

10,64

7,54

38,25 3,04

38,00

39,00

11,38

1,48

38,75 -12,12

38,50

39,50

11,73

0,70

39,25 -1,56

39,00

40,00

11,95

0,44

39,75 -0,52

39,50

Tabela 1: Titulação potenciométrica de neutralização do HCl com NaOH.

Cálculo da concentração de Ácido clorídrico segundo a curva de pH VS volume de NaOH.

pH

13.00 11.00 9.00 7.00

   H    p

5.00 3.00 1.00 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

VNaOH / mL

Gráfico 1: Curva normal da titulação potenciométrica de neutralização do HCl.

Volume de NaOH: 38,00 mL De acordo com a reação: NaOH + HCl

→

NaCl + H2O

0,0909 mol __________ 1000 mL x _____________ 38,00 mL x= 3,45x10-3 mol de NaOH

Número de mols de NaOH = Número de mols de HCl Cálculo da concentração de HCl da solução estoque 3,45x10-3mol ________ 35,00 mL x _____________1000 mL x= 0,0986 mol.L-1 de HCl

30.00

35.00

40.00

Cálculo da concentração de Ácido clorídrico segundo a Primeira Derivada.

1ª derivada 6.25    V       Δ

4.25

      Δ

2.25

    /    H    p

0.25 -1.75 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

Vmédio NaOH / mL Gráfico 2:Curva da Primeira Derivada da titulação potenciométrica de neutralização do HCl.

No pico, V=38,25 mL de NaOH com concentração de 0,0909mol.L-1 De acordo com a reação: NaOH + HCl

→

NaCl + H2O

0,0909 mol ____________1000mL x _______________ 38,25 mL x=3,48x10-3mol de NaOH.

Número de mols de NaOH = Número de mols de HCl 3,48x10-3mol ________ 35,00 mL x _____________1000 mL x = 0,0994 mol.L-1 de HCl

35.00

40.00

Cálculo da concentração de Ácido clorídrico segundo a Segunda Derivada.

2ª derivada 10.00 5.00    2    V

0.00

      Δ

    /    H    p        2       Δ

-5.00 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

-10.00 -15.00 Vmédio-médio NaOH / mL

Gráfico 3:Curva da Segunda Derivada da titulação potenciométrica de neutralização do HCl.

VNaOH

/

mL

pH

ΔpH/ΔV

Vmédio

Δ2pH/ΔV2

Vmédiomédio

38,00

6,87

6,02

37,75

8,84

37,50

38,50

10,64

7,54

38,25

3,04

38,00

39,00

11,38

1,48

38,75

-12,12

38,50

Gráfico 4: Grafico do trecho de identificação do volume de NaO H da segunda derivada.

Trecho da 2° derivada 15.00 10.00        Δ

    /

       Δ

5.00 0.00 37.60 -5.00

Series1

y = -20.96x + 801.64 R² = 0.9377

37.80

38.00

38.20

38.40

38.60

38.80

-10.00 -15.00

Vmédio-médio

Gráfico 5: curva do trecho da identificação do volume de NaOH da segunda derivada. .

Para determinar o volume no ponto final da titulação foi utilizado um trecho do gráfico do volume médio-médio em função da segunda derivada de pH, extraindo uma função linear

onde o valor de volume médio-médio para Δ2pH/ΔV2 = 0,00, foi o volume de NaOH no ponto final da titulação. y = -20,96x + 801,64 0 = -20,96x + 801,64 X = 38,25ml de NaoH

Portanto, 1000 mL de NaOH _________ 0,0909 mol 38,25 mL de NaOH ________ y y = 3x48 10-3 mol de NaOH

De acordo com a reação: 1HCl + 1NaOH  1NaCl + 1H2O

3,48x10-3 mol de NaOH _______ 35,00 mL de HCl z ________________ 1000 mL de HCl z = 0,0994 mol . L -1 de HCl

5.2. Discussão

Foram utilizados três métodos para a definição do ponto final da titulação potenciométrica, onde os resultados para volume de NaOH,no ponto final, e concentração de HCl tiveram uma pequena diferença por conta da precisão da análise de cada método. Nas analises pela primeira e segunda derivada os resultados foram idênticos evidenciando uma boa curva de titulação. Essa diferença entre a sigmoide e os outros dois métodos - das derivadas - ocorre devido ao ponto de inflexão do primeiro método, uma vez que este só coincide com o ponto de equivalência se a curva for simétrica, o que faz com que haja bastantes imprecisões nos cálculos.

6. conclusão

A titulação potenciométrica é um método eletroanalítico simples, que fornece melhor exatidão do que titulações volumétricas convencionais que usam indicador. Através deste método analítico é possível encontrar o volume de equivalência entre duas soluções analisando os gráficos das curvas de titulação, o de primeira e de segunda derivada.

Referencias: http://pessoal.utfpr.edu.br/jcrazevedo/arquivos/pratica11_tit_potenc.pdf 

http://www.qmc.ufsc.br/analitica/2011-2/licenciatura/P5%20Tit%20pot%20de%20neut.pdf 

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAem9EAK/relatorio-potenciometria

http://dc339.4shared.com/doc/mlJ_y7MM/preview.html