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Titulação Potenciométrica

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Resumo do trabalho

Trabalho escolar sobre titulação potenciométrica, realizado no âmbito da disciplina de Química (12º ano).

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A atividade laboratorial realizada na disciplina de monitorização ambiental teve como objetivo a determinação da concentração exata de soluções previamente preparadas sendo elas, hidróxido de potássio, ácido clorídrico e ácido acético, recorrendo, assim, a uma titulação potenciométrica.

Introdução teórica

Existem várias formas de realizar uma titulação e vários tipos de titulações, neste trabalho experimental realizou-se uma titulação potenciométrica ácido/base.

A titulação é um dos processos mais utilizados em química analítica quantitativa. É uma técnica volumétrica em que através da medição rigorosa de volumes é possível determinar a concentração de uma solução, utilizando outra solução cuja concentração é conhecida (solução padrão).

Neste processo adiciona-se uma solução, que é colocada na bureta (titulante), à outra solução que se encontra no balão de Erlenmeyer (titulado) ocorrendo entre as duas, uma reação ácido-base.

O ponto de equivalência da reação é atingido quando o número de mol de iões H3O+, provenientes do ácido, iguala o número de mol de iões OH- provenientes da base. Do ponto de vista prático, a deteção do ponto de equivalência pode ser feita usando um indicador ácido-base apropriado, que, mudando de cor para um valor de pH, o mais próximo possível do ponto de equivalência, assinala o fim da titulação. No entanto, existem outros processos de deteção deste ponto, como o uso de um medidor de pH (método potenciométrico) ou a medição da condutividade elétrica do titulado (método condutimétrico).

No método potenciométrico recorre-se a um elétrodo, sendo que no trabalho em questão o elétrodo utilizado foi um elétrodo combinado que contém um elétrodo de vidro e um elétrodo de referência de calomelano saturado combinados numa única unidade, formando uma peça de equipamento que é mais robusta para se introduzir e suportar na solução a ensaiar. O princípio no uso deste elétrodo está, basicamente, na sua membrana de vidro. Quando esta é imersa numa determinada solução, desenvolve-se um potencial que é uma função linear da concentração de hidrogénio na mesma.

Substancia primária: Para que seja possível a determinação da concentração exata de uma substância em solução, sem ser necessário recorrer a titulações ou outros processos, é necessário que essa mesma substância obedeça a certos critérios, sendo eles:

• Poder obter-se em estado quimicamente puro, isto é, não conter impurezas em quantidades tais que possam influenciar a precisão da análise (a percentagem de impurezas tem de ser inferior a 0,05%);
• Tem de ser estável, quer no estado sólido, quer em solução, isto é, não deve reagir facilmente com outras substâncias;
• Deve ser fácil de secar e não ser higroscópica.

Além destas condições, deve-se ainda escolher as substâncias de maior massa molecular, pois isso diminui o erro relativo cometido na pesagem, aumentando assim a precisão da análise. As substâncias que satisfazem as condições acima mencionadas são designadas substâncias primárias. Estas substâncias normalmente são utilizadas na titulação de soluções em que a sua concentração exata é desconhecida.

Material

• Titulador potenciométrico;
• Balança analítica;
• Hidróxido de potássio;
• Hidrogeno ftalato de potássio;
• Ácido acético;
• Ácido clorídrico;
• Azul Bromotimol;
• Fenolftaleína;
• Balões volumétricos de 200,00 mL e 250,00 mL;
• Solução tampão de pH 4 e 7;
• Espátula;
• Gobelés;
• Pipeta graduada;
• Varetas;

Procedimento

Iniciou-se o trabalho prático pela realização de cálculos necessários à preparação das soluções a titular. O objetivo principal do trabalho era a titulação de uma base forte com um ácido forte, assim como a titulação da mesma base forte com um ácido fraco. A base escolhida foi o hidróxido de potássio, porém esta solução não sendo uma substancia primária necessita de ser previamente titulada com uma outra solução de concentração exata conhecida. Após a preparação de hidrogeno ftalato de potássio (substância primária) e titulação da solução de KHO, procedeu-se à titulação das soluções ácidas.

Para realizar estas titulações é necessário pipetar 15,00 mL de cada solução ácida para um gobelé de 100 mL, juntando 5 gotas de indicador, e preparar uma bureta com KHO padronizado. É também essencial efetuar a calibração e condicionação dos eléctrodos presentes no titulador potenciométrico com soluções tampão de pH 4 e 7. Depois da preparação do material inicia-se a titulação, em que se mede o pH da solução titulada após adições sucessivas de 1 mL de titulante.

Aquando do fim da titulação traçam-se os gráficos da curva de titulação, e determinam-se os pontos finais, calculando, desta forma, a concentração rigorosa das soluções.

Cálculos efetuados na preparação das soluções:

V = 200,00 mL

M (C8O4H5K) = 204,22 g/mol

[C8O4H5K] = 0,1 mol/L

[C8O4H5K] = n/v ⇔ n = 200,00 × 10^-3 × 0,1 ⇔ n = 0,020

m = n × M

m_teórica = 0,020 × 204,22 ⇔ m = 5g C8H5O4K

m_pesada = 5,1505g

n = 5,1505 / 204,22 ⇔ n= 0,02522 mol

[C8O4H5K] = 0,02522 / 200,00 × 10^-3 ⇔ [C8O4H5K] = 0,12610 mol/L

[KHO] = 0,1mol/L

V = 250,00 mL

%m/m = 85%

n= [KHO] × V ⇔ n= 0,1 × 250,00 ⇔ n = 0,025 mol

m= 0,025 × 56,11 ⇔ m= 1,4g KHO

1,4g →→→ 85%

x →→→→ 100%                       x=1,6g KHO

M (CH3COOH) = 60,06 g/mol

[CH3COOH] = 0,1 mol/L

r = 1,05 g/ml

V = 200,00 mL

n = 0,1 × 200,00 × 10^-3 ⇔ n= 0,02 mol

m = 0,02 × 60,06 ⇔ m = 1,20g

V = m/p ⇔ V= 1,20/1,05 ⇔ V= 1,14 mL CH3COOH

Nota: não foram necessários cálculos para a preparação da solução de HCL, pois esta já se encontrava preparada.

Resultados

KHO - C8O4H5K         KHO- CH3COOH            KHO-HCL

Tratamento de resultados

Veq = 18mL

V C8O4H5K = 15,0 mL

KHO(aq) + C8O4H5K(aq) → C8O4H5K2(aq) + H20 (l)

[C8O4H5K] = 0,12610 mol/L

n(C4H5O2K) = n (KHO)

n= 0,12610 × 15,00 × 10^-3 ⇔ n= 1,892 × 10^-3 mol

[KHO] = 0,1051 mol/L

Veq.=16 mL

VCH3COOH = 15 mL

CH3COOH (aq) + KHO (aq) -> CH3COOK (aq) + H2O(l)

[KHO] = n/v ⇔0,1051 = n / (16,00 × 10^-3) ⇔ 1,682 × 10^-3 molKHO [CH3COOH] = n/v ⇔(1,682 × 10^-3)/(15,00 × 10^-3) = 0,1121 mol/L

Veq. = 18,2 mL

VHCl = 15 mL

KHO(aq) + HCL (aq) → KCL (aq) + H2O (aq)

[KHO] = n/v ⇔ 0,1051 = n/(18,20 × 10^-3) ⇔ 1,9128 × 10^-3 molKHO [HCl] = n/v ⇔(1,9128 × 10^-3)/(15,00 × 10^-3) = 0,1275 mol/L

Conclusão

Através deste trabalho prático foi possível determinar a concentração exata de todas as soluções preparadas através das titulações realizadas. O tipo de titulação que se realizou foi uma titulação potenciométrica, para tal recorreu-se ao titulador potenciométrico presente no laboratório.

É possível concluir que o trabalho correu como planeado, o único obstáculo encontrado foi apenas a leitura das instruções de calibração, visto que se encontravam em francês. No entanto, não foram sentidas outras quaisquer dificuldades.

Assim, a concentração das soluções foram as seguintes:

• [KHO] = 0,1051 mol/L;
• [CH3COOH] = 0,1121 mol/L;
• [HCl] = 0,1275 mol/L.

267 Visualizações 14/01/2020

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