Baixe Volumetria Volumetria Volumentria e outras Exercícios em PDF para Química Analítica, somente na Docsity!
1 Professor Frank Pereira de Andrade Universidade Federal de São João Del Rei
1 – Titulação Complexométrica com EDTA (Volumetria de Complexação
com EDTA)
Considere a titulação de 25,0 mL de solução 10-2^ M de Ca2+^ com uma solução de EDTA 10 -2^ em pH = 12. Dados: Kf = 5,0 x 10^10 ; α 4 = 3,5 x 10-1.
Calcule pCa para os seguintes volumes de titulante:
a) V = 0,0 mL b) V = 12,0 mL c) V = 25,0 mL d) V = 30,0 mL
Resolução:
A primeira coisa que deve ser calcula é o volume de equivalência (VE):
= 25 mL. Este valor (25 mL) quer dizer que, após adicionar 25
mL de titulante, a quantidade de matéria (número de mols) é a mesma do titulado.
Assim, deve-se também a quantidade de matéria no titulado ( ):
.
Além destes parâmetros, deve-se ter em mente a reação envolvida, que é dada por:
Ca2+^ + Y4-^ ⇆ CaY2- , cujo Kf = 5,0 x 10^10. Contudo, o pH afeta diretamente a
extensão da reação de complexação. Assim, deve-se usar a constante de formação condicional (Kf’) , que é calculada da seguinte maneira:
= 5,0 x 10^10 x 3,5 x 10-1^ = 1,75 x 10^10 =.
Iniciando a titulação, deve-se atentar para quatro momentos do método, representados em cada alternativa:
a) V = 0,0 mL:
Este volume indica o início da titulação, na qual há somente Ca2+.
Assim, pCa = -log 10-2^ = 2,.
2 Professor Frank Pereira de Andrade Universidade Federal de São João Del Rei
b) V = 12 mL:
Este volume indica um volume adicionado antes do Ponto de Equivalência (PE). Neste ponto, há um excesso da espécie Ca2+. Assim, para calcular pCa, deve-se calcular a concentração deste excesso de Ca2+^ após a reação.
Uma vez que o volume adicionado de EDTA foi de 12 mL, a quantidade de matéria adicionada foi:. Esta quantidade de titulante é completamente consumida, conforme a reação abaixo:
Assim, tem-se a seguinte situação. Ca2+^ + Y^4 -^ ⇆ CaY^2 - Início 2,5 x 10-^4 mol -------- -------- Reação (2,5 x 10-^4 mol) - (1,2 x 10-^4 mol) -------- Equilíbrio (1,3 x 10-^4 mol) -------- (1,2 x 10-^4 mol)
Observem que há um excesso de 1,3 x 10-4^ mol de Ca2+. O pCa deve ser calculado a partir deste excesso. Como houve uma diluição com a adição dos 12 mL de EDTA, esta quantidade em excesso está presente em 37 mL de solução. Assim,
= 3,51 x 10-3^ mol/L. Assim, pCa = - log (3,51 x 10-3) = 2,.
Observação 1: A reação inversa, de dissociação da espécie CaY2-^ também contribui com a quantidade de Ca2+^ em solução. Contudo, esta contribuição é muito pequena, devido ao elevado valor de Kf e, consequentemente, de Kf’.
Observação 2: Na vizinhança do PE deve ser utilizada a equação quadrática, pois a quantidade de Ca2+^ presente na solução é pequena o suficiente para que a contribuição da dissociação do CaY2-^ seja significativa.
c) V = 25,0 mL:
Este volume indica que o PE foi atingido. Em outras palavras, a quantidade de matéria de titulante adicionada ( )
4 Professor Frank Pereira de Andrade Universidade Federal de São João Del Rei
tem-se que, resolvendo, acha-se X = 2,86 x 10-10^ mol/L =
[Ca2+].
Assim, pCa = - log (2,86 x 10-10) = 9,.
Observem que a curva de titulação assume a forma apresentada na figura esquerda. À direita, pode-se obsevar a influência do pH na titulação da espécie metálica. Observa- se que em pH mais elevado há uma maior variação de pCa no PE. Isto ocorre devido à maior desprotonação da espécie H 4 Y em meio básico, levando à formação de maior quantidade da espécie Y4-^ que reage com a espécie metálica.
Finalmente, observa-se na figura baixo que para um mesmo pH, quanto maior Kf (e consequentemente, maior Kf’), maior será a variação de pM no PE.
5 Professor Frank Pereira de Andrade Universidade Federal de São João Del Rei
2 – Técnicas de Titulação com EDTA
2.1) Titulação Direta
Uma amostra de efluente foi encaminhada a um laboratório para verificação da dureza da água. 100 mL da amostra foram transferidos para um erlenmeyer de 250 mL seguido da adição de 2 mL de tampão NH 3 /NH 4 Cl de pH 10 e indicador Erio-T. Esta solução foi então titulada por 6,5 mL de EDTA 0,01 mol/L. Calcule a dureza da água do efluente, expressando o resultado em mg/L de CaCO 3 (MM = 100 g/mol).
Resolução:
Do enunciado, temos que a quantidade necessária para a titular a amostra foi de 6, mL de EDTA 0,01 mol/L. Assim, a quantidade de matéria de EDTA ( ) gasta na titulação foi:. Esta quantidade de EDTA utilizada na titulação é igual à quantidade de Ca2+^ presente na
7 Professor Frank Pereira de Andrade Universidade Federal de São João Del Rei
2.3) Titulação de Deslocamento e Titulação Indireta
25 mL de uma amostra desconhecida contendo os íons Fe3+^ e Cu2+, foi titulada, até o PF, com 16,25 mL de EDTA 0,0520 M. Uma alíquota de 50 mL dessa mesma amostra foi tratada com NH 4 F para proteger o Fe3+. O Cu2+^ presente foi então reduzido e mascarado pela adição da tiuréia. Na adição de 25 mL de solução de EDTA 0,0520 M, o Fe3+^ foi liberado de seu complexo com EDTA. O excesso de EDTA consumiu 25 mL de uma solução de Pb2+^ 0,020 M até atingir o PF, utilizando-se alaranjado de xilenol como indicador. Determine a concentração de Cu2+^ e Fe3+^ na amostra desconhecida.
Resolução:
Do enunciado, observa-se que 25 mL de uma solução contendo as espécies metálicas Fe3+^ e Cu2+^ foi titulada por 16,25 mL de solução de EDTA 0,052 mol/L. Assim, a quantidade de matéria de EDTA equivale à quantidade de matéria das duas espécies, Fe3+^ e Cu2+. Temos então que .
Em seguida, adicionou-se NH 4 F a 50 mL da mesma amostra para proteger o Fe3+^ devido a formação do complexo [FeF 6 ]3-. Depois da formação deste complexo de ferro, o cobre foi mascarado pela adição da tiuréia. Aqui deve ser observado que há em solução, o Fe3+^ (na forma de um complexo – [FeF 6 ]3-) que está disponível para reagir com o EDTA, bem como o cobre que não pode mais reagir com o EDTA, pois foi mascarado após a redução com a tiuréia. Lembrem-se que um “Agente de Mascaramento” é um reagente que protege uma das espécies metálicas da reação com o EDTA.
Após o mascaramento do Cu2+, adicionou-se uma quantidade em excesso conhecida de EDTA na solução. Esta quantidade em excesso conhecida ( ) é calculada da seguinte maneira:.
8 Professor Frank Pereira de Andrade Universidade Federal de São João Del Rei
Parte desta quantidade reagiu com o Fe3+, levando à formação de FeY-, enquanto o excesso (que não reagiu com a espécie metálica) foi titulado por 16,5 mL de Pb2+^ 0, mol/L. Assim, . Após o mascaramento e a titulação com o Pb2+, temos a quantidade de EDTA total ( ) e a quantidade de EDTA em excesso ( ). Assim, por diferença é possível calcular a quantidade de EDTA que reagiu com Fe3+^ ( ):
. Substituindo os valores, temos = (1,3 x 10- mol) – (3,3 x 10-4^ mol) = 9,7 x 10-4^ mol. Esta quantidade de matéria está presente em uma alíquota de 50 mL. Assim, a concentração de Fe3+^ presente na solução problema é
dada por: = 0,0194 mol/L.
Uma vez que temos a quantidade de EDTA total do início do enunciado ( ) que é igual a , e a quantidade de Fe3+( ), por diferença é possível calcular a quantidade de Cu2+:. Deve-se observar entretanto que, a quantidade de Fe3+^ calculada acima (9,7 x 10-4^ mol) é para uma alíquota de 50 mL. Assim, em uma alíquota de 25 mL, a quantidade de Fe3+^ é a metade do valor, ou seja, 9,7 x 10-4^ mol ÷ 2 = 4,85 x 10-4^ mol. Substituindo os valores, temos = (8,45 x 10-4^ mol) – (4,85 x 10-4^ mol) = 3,6 x 10-4^ mol. Como esta quantidade de matéria está presente em uma alíquota de 25 mL, a concentração de Cu2+^ presente na
solução problema é dada por: = 0,0144 mol/L.
