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JÉSSICA KULIS RELATÓRIO 05 - VOLUMETRIA REDOX (PARTE 01) - PERMANGANOMETRIA: PADRONIZAÇÃO DA SOLUÇÃO DE PERMANGANATO E VOLUMETRIA REDOX (PARTE 02) - PERMANGANOMETRIA: DETERMINAÇÃO DE Fe(II) EM AMOSTRA DE SULFATO FERROSO INTRODUÇÃO Nessa prática utilizaremos a propriedade de oxidação e redução, onde sabe-se que a oxidação e a redução ocorrem de forma simultânea em uma reação química, durante a reação há a transferência de elétrons entre substâncias fazendo com que o número de oxidação (nox) de uma substância aumente enquanto o número de oxidação da outra substância envolvida na reação diminui. Desta forma, o oxidante é toda a espécie capaz de captar elétrons e redutor toda a espécie capaz de ceder elétrons, em uma titulação redox, ocorre uma reação oxi-redução entre o titulado e o titulante. Basicamente oxi-redução é a propriedade de uma substância reagir quimicamente com outra através de uma transferência de elétrons, vulgo a espécie que doa elétrons é chamada redutora e a que os recebe é chamada oxidante, assim uma espécie oxidante ou redutora pode ser determinada volumetricamente pela sua capacidade de reagir com outra substância de propriedade oposta, a essa técnica chamamos de titulação redox. No presente relatório a solução utilizada para titulação é de permanganato de potássio, pois são fortemente oxidantes e dispensam o uso de indicadores para titulações em meio ácido. A tendência de redução do permanganato varia de acordo com a acidez do meio reacional. Em meio ácido a redução do permanganato evolui para o íon manganoso, em meio neutro a dióxido de manganês e em meio básico a manganato. O permanganato em solução diluída é rósea e o íon manganoso, produto da redução do permanganato, é incolor. Assim, quando o permanganato e íon manganoso estão dissolvidos, a solução resultante será rósea, mesmo a baixas concentrações de permanganato. A padronização do permanganato é comumente feita através da titulação redox com o padrão primário oxalato de sódio. OBJETIVO ➢ Empregar a volumetria de oxidação-redução na padronização de uma solução de permanganato de potássio; ➢ Utilizar a permanganometria na determinação de ferro II em uma amostra de sulfato ferroso (FeSO4). PARTE EXPERIMENTAL (A) MATERIAIS, REAGENTES E EQUIPAMENTOS - Oxalato de Sódio; - Ácido Sulfúrico; - Ácido Fosfórico; - Água deionizada; - Permanganato de Potássio; - Pipeta; - Bureta; - Erlenmeyer; - Béquer; - Proveta; - Chapa térmica; - Termômetro; - Suporte universal. (B) PROCEDIMENTOS PADRONIZAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO DE PERMANGANATO DE POTÁSSIO Inicialmente pesou-se 0,0553 g de oxalato de sódio em um erlenmeyer, posteriormente separou-se dois beques, um deles utilizou-se para armazenar a solução de ácido sulfúrico e o outro a mistura de ácido sulfúrico com ácido fosfórico. Em uma proveta, com auxílio de um béquer, transferiu-se 30 mL de água deionizada. Adicionou-se os 30 mL separados anteriormente ao erlenmeyer com oxalato de sódio, agitou-se a vidraria para solubilizar o Na₂C₂O₄. Acrescentou-se os 10 mL de ácido sulfúrico a solução com oxalato de sódio, em seguida aqueceu-se a mesma até atingir a temperatura de 75ºC em uma chapa térmica. Controlou-se a temperatura da solução com auxílio de um termômetro. Separou-se dois béqueres, um para a solução titulante e o outro para descarte, no béquer de solução adicionou-se um pouco da solução de permanganato de potássio. Ambientalizou-se a bureta com KMnO₄, descartou-se a solução utilizada na ambientalização em um béquer, em seguida completou-se a bureta novamente e ajustou-se o menisco. Retirou-se o termômetro da solução para iniciar-se a titulação, acrescentou-se ao erlenmeyer um agitador magnético, retornou-se o erlenmeyer para a chapa térmica, poreḿ utilizou-se apenas a função de agitação pois a solução já encontrava-se entre a temperatura de 60ºC e 75ºC. Cessou-se a titulação ao atingir-se o ponto de viragem, o qual foi notado com a alteração da cor da solução, realizou-se o experimento em triplicatas, repetiu-se o mesmo processo para os outros dois sistemas restantes. DETERMINAÇÃO ÍONS DE FERRO Inicialmente transferiu-se para um béquer um pouco da amostra de sulfato ferroso, pipetou-se 10 mL da solução em três erlenmeyer, em seguida, adicionou-se 20 mL de água deionizada em cada um deles. Acrescentou-se 10 mL de uma mistura de ácido sulfúrico com ácido fosfórico. Titulou-se os três sistemas com permanganato de potássio. RESULTADOS E DISCUSSÕES PADRONIZAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO DE PERMANGANATO DE POTÁSSIO A padronização da solução de permanganato foi necessária devido à instabilidade desse reagente, que se não for padronizado introduz erros nos cálculos quantitativos. Essa padronização embasou-se na propriedade da solução reagir com certa massa de oxalato de potássio e, a partir desta reação, pode ser calculada a concentração do permanganato. O ponto final da titulação podemos considerar que o número de mols do permanganato de potássio tem uma relação estequiométrica com o número de mols do biftalato de sódio, conforme a reação abaixo: 2MnO4 + 5H2C2O4 + 6H + → 2Mn+2+ 10CO2+ 8H2O Sabendo-se que o número de mols do MnO4 corresponde ao número de mol do KMnO4 e o número de mols do H2C2O4 corresponde ao número de mol do Na2C2O4, podemos estabelecer a mesma relação estequiométrica entre eles, como indicado pela regra de três abaixo: 2 mol de KMnO4-------------- 5 mol de Na2C2O4 KMnO4----------------------------- Na2C2O4 N KMnO4= 2. Na2C2O4/ 5 N KMnO4= 0,4 mol Durante o experimento, obteve-se um ensaio em triplicata, que resultaram-se em: Substâncias Primeiro ensaio Duplicata Triplicata Oxalato de sódio 0,0553 g 0,0512 g 0,051 Titulante 6,73 mL 6,21 mL 6,20 mL A partir desta relação encontrada podemos arrumar a equação, de acordo com os dados que temos, para obter a concentração do KMnO4 em mol/L. [KMnO4] = 2. mNa2C2O4 / 5. MM Na2C2O4 . V KMnO4 Primeiro ensaio [KMnO4] = 2 . 0,0553 = 2,4528 x 10-6 mol/L 5 . 134 . 6,73 Duplicata [KMnO4] = 2 . 0,0512 = 2,4611 x 10-6 mol/L 5 . 134 . 6,21 Triplicata [KMnO4] = 2 . 0,051 = 2,45 x 10-6 mol/L 5 . 134 . 6,20 Média das triplicatas para calcular o desvio padrão [KMnO4] = 2,4528x 10-6 + 2,4611 x 10-6 + 2,45 x 10-6 = 2,4546 x 10-6 mol/L 3 Cálculo do desvio padrão s= √ ∑ (2,4528 x10-6- 2,4546 x 10-6) / 3-1 s= √ ∑ 1,8 x 10-9 / 2 s= 3 x 10-5 x 100 % s= 0,003 % Cálculo do Coeficiente de Variação CV = S. 100 / M = 0,003 . 100/ 2,4546 x 10-6 = 1,22 % DETERMINAÇÃO DE ÍONS DE FERRO Substâncias Primeiro ensaio Duplicata Triplicata Sulfato Ferroso 10 mL 10 mL 10 mL Permanganato de Potássio 14,08 mL 13,90 mL 14,05 mL CÁLCULOS REALIZADOS A partir dos dados obtidos, pode-se arrumar a equação, para obter a concentração do Fe 2+ em mol/L. [Fe 2+] = 5. mmno4 .Vmno4 / V Fe 2+ Concentração utilizada 0,0246 mol/L Primeiro ensaio [Fe2+] = 5 . 14,08 = 7,04 mol/L 10 Duplicata [Fe2+] = 5 . 13,90 = 6,95 mol/L 10 Triplicata [Fe2+] = 5 . 14,05 = 7,025 mol/L 10 Média das triplicatas M= 7,04+ 6,95 + 7,025/ 3= 7,005 mol/L CONCLUSÃO Nesse relatório, utilizou-se a titulação redox a fim de padronizar uma solução de permanganato de potássio e determinar a concentração de íons de ferro na solução. Durante o experimento observou-se que essa prática necessita de todo conhecimento possível a fim de minimizar os erros obtidos em laboratório e chegar ao resultado maispróximo possível da literatura. Sabe-se que os cálculos a serem realizados não possui 100% de eficácia pois o experimento é feito de maneira assíncrona, não obtendo os valores exatos, porém os valores obtidos são aceitáveis devido seu baixo resultado, indicando que a prática laboratorial foi realizada com muita cautela e sabedoria, alcançando a precisão e a exatidão. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Harris,D.C., “Análise Química Quantitativa”, 6º ed., LTC editora, Rio de janeiro, 2003 Skoog, D.A., West,D.M., Holler,F.J.,CRouch,S.R., “Fundamentos de Química Analítica”, 8ªEd., editora Thomson, 2007