Titulometria - Departamento de Química

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química
Química Analítica Clássica
Titulometria
Conceitos gerais
Profa. Kátia Messias Bichinho
2010/2
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química
Química Analítica Clássica
Conteúdo
1. Titulometria
2. Titulometria volumétrica
3. Reações químicas
4. Tipos de titulometrias volumétricas
5. Padrão primário
6. Padrão secundário
7. Solução padrão
8. Titulação
9. Retrotitulação
10. Ponto de equivalência
11. Ponto final e indicadores
12. Outros tipos de titulometrias
Química Analítica Clássica
Titulometria
A titulometria inclui um grupo de métodos
analíticos clássicos baseados na medição de uma
quantidade de um reagente de concentração
exatamente conhecida que é necessária para reagir
completamente com o analito.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumetria ou Volumetria
A titulometria volumétrica ou volumetria
corresponde a um tipo de titulometria na qual o
volume de uma solução de concentração
exatamente conhecida, que é necessária para
reagir completamente com o analito, é medido.
Envolve a medida do volume de uma
solução padrão necessário para reagir essencial e
completamente com o analito.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Exemplo: titulação de H2SO4 com NaOH
T
I
T
U
L
A
Ç
Ã
O
 Solução padrão de NaOH
(concentração exatamente
conhecida) ou titulante.
 O volume gasto será medido
na bureta.
 Solução de H2SO4 (concentração
desconhecida do analito).
 O volume conhecido (medido
com pipeta volumétrica).
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Quais características principais são importantes para
que uma reação seja utilizada em titulometria?
1. Deve ser uma reação simples que possa ser expressa
por meio de uma equação química, ou seja, o analito
deve reagir completamente com a solução titulante, em
proporções estequiométricas ou equivalentes.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Quais características principais são importantes para
que uma reação seja utilizada em titulometria?
2. A reação de ser rápida em termos de cinética química,
característica que as soluções de ácidos e bases fortes
possuem.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Quais características principais são importantes para
que uma reação seja utilizada em titulometria?
3. No ponto de equivalência deve haver alguma
alteração física ou química que possa ser facilmente
identificada. O uso de indicadores é bastante comum
para facilitar a identificação do ponto de equivalência ou
final.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Classificação das reações químicas em titulometria
volumétrica
1. Reações de neutralização: entre ácidos e bases
Ex: NaOH e HCl
2. Reações de precipitação: entre íons que formam
precipitados.
Ex: íon prata e íon cloreto formando AgCl(s)
3. Reações de oxirredução
Ex: determinação de hipoclorito com tiosulfato de sódio
4. Reações de formação de complexos
Ex: determinação de cálcio com EDTA
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
O que é padrão primário em titulometria?
É um composto de elevada pureza química
que serve como material de referência para os
métodos titulométricos
de análises químicas
quantitativas.
A precisão e a exatidão dos resultados
obtidos
é
criticamente
dependente
das
propriedades físicas e químicas dos padrões
primários.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
O que é padrão primário em titulometria?
São requisitos
primário:
importantes
para
um
padrão
1. elevada pureza química;
2. estabilidade ao ar;
3. ausência de água de hidratação para que a
composição do sólido não se altera com a umidade
do ar;
4. custo acessível e disponibilidade de obtenção
5. solubilidade adequada no meio;
6. massa molar elevada para minimizar erros durante a
medida de massa em balança analítica.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
O que é padrão secundário em titulometria?
Padrão secundário é um composto cuja
pureza pode ser estabelecida por meio de análise
química quantitativa e que serve de referência para
os métodos titulométricos .
Não preenche todos os requisitos exigidos
para um padrão primário, mas sua pureza pode ser
adequadamente estabelcida, assegurando as
condições da análise titulométrica.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
O que é uma solução padrão em titulometria?
Solução padrão é o mesmo que solução
titulante ou apenas titulante.
É um reagente que possui concentração
exatamente conhecida.
Pode ser obtida a partir da diluição de uma
quantidade de massa conhecida de um padrão
primário.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
O que é uma solução padrão em titulometria?
As soluções padrão desempenham papel
central nos métodos titulométricos de análise
química e devem ter as seguintes características:
1. ser suficientemente estável;
2. reagir rapidamente com o analito;
3. reagir completamente com o analito para que o
ponto final seja obtido satisfatoriamente;
4. reagir seletivamente com o analito.
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Titulometria volumétrica ou Volumetria
Determinação da concentração da solução padrão
Dois métodos básicos são utilizados:
1. Método direto
Uma quantidade de massa de um padrão primário
cuidadosamente medida em balança analítica é
dissolvida em solvente adequado e a solução
obtida elevada a um volume conhecido, em balão
volumétrico.
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Titulometria volumétrica ou Volumetria
Determinação da concentração da solução padrão
Dois métodos básicos são utilizados:
2. Padronização
a) Uma solução padrão preparada é titulada contra
uma quantidade de massa conhecida de um
padrão primário;
b) Uma solução padrão preparada é titulada contra
um volume conhecido de uma solução padrão cuja
concentração foi determinada pelo método direto.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Determinação da concentração da solução padrão
Método direto - exemplo
T
I
T
U
L
A
Ç
Ã
O
 Solução padrão cuja concentração
foi determinada pelo método direto
 Massa em g de reagente padrão
primário solubilizado em solvente
adequado (em geral, água).
 Sei quantos móis de padrão primário
tenho no erlenmeyer.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
Determinação da concentração da solução padrão
Padronização - exemplo
T
I
T
U
L
A
Ç
Ã
O
 Solução padrão preparada que terá sua
concentração determinada por titulometria.
 Volume conhecido de uma solução
padrão cuja concentração foi determinada
pelo método direto (massa de padrão
primário).
 Concentração conhecida.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
O que é titulação?
A titulação é um processo no qual a solução
padrão é adicionada lenta e cuidadosamente à
solução contendo o analito até que a reação química
esteja completa, ou seja, momento em que o analito
foi
completamente
consumido,
reagiu
completamente.
Química Analítica Clássica
Titulometria volumétrica ou Volumetria
O que é retrotitulação?
A retrotitulação é um processo no qual o
excesso estequimétrico de uma solução padrão é
usado para reagir completamente com o analito, ou
seja, consumir o analito, é medido.
É uma opção analítica importante e
frequentemente utilizada quando a velocidade da
reação química entre o analito e a solução titulante é
lenta ou quando a estabilidade da solução titulante é
baixa.
Química Analítica Clássica
Entendendo a retrotitulação
Volume de
solução padrão
inicial: 50,00 mL
Volume de
solução padrão
gasto para reagir
totalmente com o
analito:15,25 mL
Será retrotitulado o
volume de solução
padrão que não
reagiu:
50,00 – 15,25 =
34,75 mL
Química Analítica Clássica
Entendendo a retrotitulação
Exemplo: retrotitulação de íon fosfato com solução padrão
de nitrato de prata.
3Ag+ + PO43-  Ag3PO4 (s)
Volume conhecido de solução padrão de AgNO3 é
adicionado em excesso, em termos estequimétricos. O
volume de AgNO3 que sobrou após a completa reação com
o analito é retrotitulado com solução padrão de
tiocianato:
3Ag+ + SCN-  AgSCN (s)
Química Analítica Clássica
Como sabemos em que momento a reação entre
a solução padrão e a solução contendo o
analito ocorreu de forma completa?
Quando o ponto de equivalência é atingido.
O ponto de equivalência é o momento em que a
titulação está concluída. É o ponto final teórico ou
estequimétrico da titulação.
OBS: não conseguimos determinar o ponto de
equivalência de uma titulação, mas podemos estimar
sua posição no tempo de reação pela observações de
algumas alterações na solução que contém o analito.
Química Analítica Clássica
Como sabemos que uma determinada reação
atingiu o ponto final?
O ponto final é definido no momento em que
ocorrem alterações perceptíveis na solução que contém o
analito, ou seja, na solução que está sendo titulada,
mudanças que estão associadas à condição de
equivalência química. São exemplos:



Alteração de coloração
Turvação
Formação de precipitados
Química Analítica Clássica
Identificação do ponto final
É usual a adição de reagentes auxiliares que
facilitam a percepção do ponto final. Tais
reagentes em titulometria volumétrica são
chamados de indicadores.
Em geral, os indicadores evidenciam
alterações de cor quando atingido o ponto final.
FeCl3 + SCN-  FeSCN2Indicador
incolor
vermelho
Química Analítica Clássica
Ponto de equivalência e ponto final
Em titulometria, todo o cuidado é dedicado para
que haja a menor diferença possível entre o ponto de
equivalência e o ponto final da titulação que é percebido
pelo analista ou medido em equipamento analítico.
Entretanto, essa diferença existe é determina o
erro de titulação:
Et = Vpf – Vpe
Et = erro de titulação
Vpf = volume gasto até a identificação do ponto final
Vpe = volume teórico para atingir o ponto de equivalência
Química Analítica Clássica
Identificação do ponto final
Outros recursos podem ser utilizados para identificar o
ponto de equivalência em titulometria, quando não se dispõe
de um indicador apropriado, medindo alterações de:
1. Diferença de potencial elétrico
2. Condutividade elétrica
3. Corrente elétrica
titulação potenciométrica;
titulação condutimétrica;
titulação amperométrica;
4. Absorbância de um composto
titulação espectrofotométrica.
Química Analítica Clássica
Cálculos volumétricos
Equações importantes
1) nA = mA / MMA
onde: nA = número de móis
mA = massa da substância química
MMA = massa molar da substância química
2) M1V1 = M2V2
onde: M = molaridade das soluções
V = volumes de cada solução, respectivamente.
Química Analítica Clássica
Cálculos volumétricos
Equações importantes
3) nA = CA x VA
onde: nA = número de móis
CA = concentração da solução
VA = volume da solução
4) Fator estequiométrico - exemplo
Na2 CO3 ↔ 2Na+ + CO3 2(um mol de carbonato de sódio para dois
móis de íon sódio).
Química Analítica Clássica
Cálculos volumétricos
Exercícios
A) Descrever a preparação de 2,0 L de AgNO3 0,05 mol L-1 a
partir do reagente sólido de grau padrão primário. MMAgNO3 =
169,87 g mol -1 .
B) Uma solução 0,01 mol L-1 é necessária para calibrar um
fotômetro de chama. Descrever como 500 mL dessa solução
devem ser preparados a partir de carbonato de sódio (Na2CO3).
MM = 105,99 g mol-1.
C) A partir da solução obtida no item B), como você deve
preparar uma solução padrão que seja 0,005 mol L-1, 0,002 mol L-1
e 0,001 mol L-1 em Na+?