Slides Exp 2

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Exp. 2 - Determinação da constante de dissociação de indicadores por espectrofotometria.
Objetivos: 
Estudar, por meio de observação visual, o efeito do pH na mudança de coloração de 
diferentes indicadores.
Determinar, empregando a espectrofotometria, a constante de dissociação do indicador 
vermelho de metila. 
1. Indicadores de pH 
Indicadores de pH são substâncias que mudam de cor conforme o pH do meio. Em geral, 
são bases ou ácidos orgânicos fracos que se dissociam em meio aquoso. 
HIn In- + H+
Físico-Química Experimental - QMC 5453
K
N NN
CH3
CH3 C
OHO
N NN
CH3
CH3 C
OO_
+ H +
K
Ka = cte de dissociação ácida e Kb = cte de dissociação básica
pKa = -logKa e pKb = -logKb
Vermelho de metila
HIn In- + H+
Físico-Química Experimental - QMC 5453
KIn
][
]].[[
HIn
InH
InK

A constante de ionização do indicador = KIn
Considerando que: -log(KIn ) = pKIn
-log[H+] = pH
][
][log
HIn
InpHInpK

 (1)
Equação de Henderson-Hasselbalch
N NN
CH3
CH3 C
OHO
N NN
CH3
CH3 C
OO_
+ H +
Cor 1, Vermelha Cor 2, AmarelapKIn = 5,0
K
Vermelho de metila
pH 6,3
Físico-Química Experimental - QMC 5453
N NN
CH3
CH3 C
OHO
N NN
CH3
CH3 C
OO_
+ H +
Cor 1, Vermelha Cor 2, Amarela
Indicadores pKIn Faixa de 
viragem
Cor 1 Cor 2
(transição de cor)
Alaranjado de metila 3,7 2,9 4,6 Vermelho Alaranjado
Azul de bromofenol 4,1 3,0 4,6 Amarelo Purpura 
Vermelho de metila 5,0 4,2 6,3 Vermelho Amarelo
Bromocresol púrpura 6,1 5,2 6,8 Amarelo Roxo
Azul de bromotimol 7,1 6,0 7,6 Amarelo Azul
Vermelho de cresol (básico) 8,2 7,2 8,8 Amarelo Vermelho
Púrpura de cresol 8,3 7,4 9,0 Amarelo Púrpura
Fenoftaleína 9,6 8,2 10,0 Incolor Rosa
pKIn = 5,0
*Voguel: Análise Química Quantitativa 5a. Edição.
Tabela 1: Exemplo de indicadores cujo pH de mudança de cor é conhecido*.
K
pH 6,3
Físico-Química Experimental - QMC 5453
N NN
CH3
CH3 C
OHO
N NN
CH3
CH3 C
OO_
+ H +
Cor 1,Vermelha Cor 2, Amarela
2. Espectrofotometria de absorção UV-Vis
A concentração de uma substância pode ser determinada 
através do espectrofotômetro devido a absorção de radiação 
luminosa, em determinados comprimentos de onda, por um 
ou mais de seus componentes (cromóforos) . 
Espectrofotômetro 
π → π*
CbIIA o ..)log(  CbA ..ou
1
2
3
4
5
60
1.0
2.0
400 600520
Comprimento de onda 
Abs
A
K
https://www.youtube.com/watch?v=0PFHTYwQQg8
Ver o vídeo cromóforos
Físico-Química Experimental - QMC 5453
N NN
CH3
CH3 C
OHO
N NN
CH3
CH3 C
OO_
+ H +
Cor 1, Vermelha Cor 2, AmarelapKIn = 5,0
3. Determinação do pKIn por espectrofotometria
No caso dos indicadores, em qualquer pH: A = AIn- + AHIn
CbA ..
)()(][ HInAAIn  )()(][ AAHIn In  e
(2)][
][log
HIn
InpHInpK

 (1) Substituindo
1
2
3
4
5
60
1.0
2.0
400 600520
Comprimento de onda 
Abs
A
K













)()(
)()(
log
AInA
HInAA
pHpKa
Físico-Química Experimental - QMC 5453
N NN
CH3
CH3 C
OHO
N NN
CH3
CH3 C
OO_
+ H +
Cor 1, Vermelha Cor 2, AmarelapKIn = 5,0
Conhecendo as absorbâncias (A, AHin e AIn-) a vários pH's, 
pode-se determinar o valor de pKa e o Ka com a Equação 2. 
Observe que cada curva corresponde a um valor 
diferente de pH. Portanto, como absorbância é 
proporcional a concentração podemos obter a 
concentração do vermelho de metila em cada pH 
diretamente no gráfico lendo a absorbância no eixo y.
Espectro de absorbância do vermelho de metila.
CbA ..
1
2
3
4
5
60
1.0
2.0
400 600520
Comprimento de onda 
Abs
A
K













)()(
)()(
log
AInA
HInAA
pHpKa
pH 
3,0
4,0
4,5
5,0
6,0
8,0
A
1
2
3
4
5
6
Físico-Química Experimental - QMC 5453
4. Procedimento experimental. Parte 1
Sol. pH 
teórico
Na2HPO4; 
0,2 M
Ácido Cítrico;
0,1 M
Volume final
01 3,0 2,0 mL 8,0 mL 10 mL
02 4,0 4,0 mL 6,0 mL 10 mL
03 4,5 4,6 mL 5,4 mL 10 mL
04 5,0 5,2 mL 4,8 mL 10 mL
05 6,0 6,3 mL 3,7 mL 10 mL
06 8,0 9,7 mL 0,3 mL 10 mL
Preparar seis soluções de 10 mL, com pH diferente (3 a 8) conforme a tabela 2.
Tabela 2: Volumes usados de soluções tampão de pH 3 a 8. (série McIlvaine)
][
][log
HIn
InpHInpK


Observe que os volumes de cada componente (Fosfato e ácido cítrico) foram calculados 
a partir da equação 1 portanto estas soluções são tampões, (série McIlvane).
pKa do ác Cítrico: pKa1=3,15; pKa2=4,77; pKa3=6,40
(1)
Físico-Química Experimental - QMC 5453
4. Procedimento experimental. Medidas de volumes
Pipeta
graduada
Pipeta
volumétrica
Bureta Proveta Balão 
volumétrico
Vidraria graduada para
medida de volumesPipetadores
Menisco
Físico-Química Experimental - QMC 5453
4. Procedimento experimental. Parte 1
1) Enumere seis tubos 
( 1 a 6) e prepare as 
solução medindo os 
volumes diretamente 
nos tubos. 
Usando duas buretas 
com as duas soluções 
separadamente. 
Sol. pH 
teórico
Na2HPO4; 
0,2 M
Ácido Cítrico; 
0,1 M
Volume 
final
01 3,0 2,0 mL 8,0 mL 10 mL
02 4,0 4,0 mL 6,0 mL 10 mL
03 4,5 4,6 mL 5,4 mL 10 mL
04 5,0 5,2 mL 4,8 mL 10 mL
05 6,0 6,3 mL 3,7 mL 10 mL
06 8,0 9,7 mL 0,3 mL 10 mL
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4. Procedimento experimental. Parte 1
Tabela de dados
2) Verifique o funcionamento do
pHmetro e a calibração.
Coloque a solução preparada no 
frasco de medida de pH.
Lave o eletrodo antes e depois 
de cada medida.
Após a medida devolva a solução 
ao tubo correspondente.
Anote o valor do pH na tabela de 
dados. pH experimental.
Eletrodo
Frasco 
Béquer
Frasco lavador
pHmetro
Sol. 
pH 
Teórico
pH 
Experimental.
Indicador / pKin
pH mudança
cor1 cor 2
Cor 1 Cor 2
(transição de cor teórico)
Cor observada
Experimentalmente
01 3,0 3,2 Alaranjado de metila /3,7 2,9 4,6 Vermelho Alaranjado
02 4,0 4,3 Azul de bromofenol / 4,1 3,0 4,6 Amarelo purpura
03 4,5 4,6 Vermelho de metila / 5,0 4,2 6,3 Vermelho Amarelo
04 5,0 5,4 Bromocresol púrpura / 6,1 5,2 6,8 Amarelo Roxo 
05 6,0 6,5 Azul de bromotimol / 7,1 6,0 7,6 Amarelo Azul
06a 8,0 8,1 Vermelho de cresol / 8,2 7,2 8,8 Amarelo Vermelho
06b 8,0 8,1 Fenoftaleina / 9,6 8,3 10,0 Incolor Rosa
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4. Procedimento experimental. Parte 2
1) Enumere seis tubos de ensaio para a parte 2.
Tire de cada tubo com 10 mL, 1 mL usando
uma pipeta volumétrica de 1 mL. 
Lava bem a pipeta antes de cada medida.
Tabela de dados
Parte 1
Parte 2
Sol. 
pH 
Teórico
pH 
Experimental.
Indicador / pKin
pH mudança
cor1 cor 2
Cor 1 Cor 2
(transição de cor teórico)
Cor observada
Experimentalmente
01 3,0 3,2 Alaranjado de metila /3,7 2,9 4,6 Vermelho Alaranjado
02 4,0 4,3 Azul de bromofenol / 4,1 3,0 4,6 Amarelo purpura
03 4,5 4,6 Vermelho de metila / 5,0 4,2 6,3 Vermelho Amarelo
04 5,0 5,4 Bromocresol púrpura / 6,1 5,2 6,8 Amarelo Roxo 
05 6,0 6,5 Azul de bromotimol / 7,1 6,0 7,6 Amarelo Azul
06a 8,0 8,1 Vermelho de cresol / 8,2 7,2 8,8 Amarelo Vermelho
06b 8,0 8,1 Fenoftaleina / 9,6 8,3 10,0 Incolor Rosa
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4. Procedimento experimental. Parte 1
Sol. 
pH 
Teórico
pH 
Experimental.
Indicador / pKin
pH mudança
cor1 cor 2
Cor 1 Cor 2
(transição de cor teórico)
Cor observada
Experimentalmente
01 3,0 3,2 Alaranjado de metila /3,7 2,9 4,6 Vermelho Alaranjado
02 4,0 4,3 Azul de bromofenol / 4,1 3,0 4,6 Amarelo purpura
03 4,5 4,6 Vermelho de metila / 5,0 4,2 6,3 Vermelho Amarelo
04 5,0 5,4 Bromocresol púrpura / 6,1 5,2 6,8 Amarelo Roxo 
05 6,0 6,5 Azul de bromotimol / 7,1 6,0 7,6 Amarelo Azul
06a 8,0 8,1 Vermelho de cresol / 8,2 7,2 8,8 Amarelo Vermelho
06b 8,0 8,1 Fenoftaleina / 9,6 8,3 10,0 Incolor Rosa
Tabela de dados
Tubos parte um: 
1) Separe o tuboseis em dois volumes iguais,
Tubo 6 A e tubo 6B. 
2) Adicione uma gota de cada um
dos corantes na sequencia indicada na tabela.
Observe e anote as cores na tabela de dados.
HIn In- + H+
][
]].[[
HIn
InH
InK


Kin
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4. Procedimento experimental. Parte 2
Adicione 1 mL de vermelho de metila em cada tubo. Use uma pipeta volumétrica de 1 mL.
Use o espectrofotômetro e meça as absorbâncias de 400 nm a 600 nm.
400 450 500 550 600
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
A
b
so
rb
â
nc
ia
,nm 
 1) pH=3,2
 2) pH=4,2
 3) pH=4,6
 4) pH=5,4
 5) pH=6,5
 6) pH=8,1
Sol. 
pH 
Teórico
pH 
Experimental.
Indicador / pKin
pH mudança
cor1 cor 2
Cor 1 Cor 2
(transição de cor teórico)
Cor observada
Experimentalmente
01 3,0 3,2 Alaranjado de metila /3,7 2,9 4,6 Vermelho Alaranjado
02 4,0 4,3 Azul de bromofenol / 4,1 3,0 4,6 Amarelo purpura
03 4,5 4,6 Vermelho de metila / 5,0 4,2 6,3 Vermelho Amarelo
04 5,0 5,4 Bromocresol púrpura / 6,1 5,2 6,8 Amarelo Roxo 
05 6,0 6,5 Azul de bromotimol / 7,1 6,6 7,6 Amarelo Azul
06a 8,0 8,1 Vermelho de cresol / 8,2 7,2 8,8 Amarelo Vermelho
06b 8,0 8,1 Fenoftaleina / 9,6 8,3 10,0 Incolor Rosa
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5 Tratamento dos resíduos.
Junte todas as soluções em um béquer e meça o pH. 
O pH de resíduos devem estar na faixa de 5 a 9. Se o resíduo estiver 
nesta faixa de pH, coloque carvão ativado para remover a cor do 
resíduo, dixe decantar antes de descartar o líquido sobrenadante ou 
filtre. O carvão pode ser queimado ou reutilizado. 
Caso o pH esteja abaixo ou acima da faixa (5 a 9) adicione gotas de 
ácido para baixar ou gotas de base para aumentar o pH.
Eletrodo
Frasco 
Béquer
pHmetro
Adicione carvão ativado deixe adsorver por um tempo e filtre ou decante.
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6 Relatório para ser entregue na próxima semana. 













)()(
)()(
log
AInA
HInAA
pHpKa













)()(
)()(
log
AInA
HInAA
pKapH
400 450 500 550 600
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
A
b
so
rb
â
nc
ia
,nm 
 1) pH=3,2
 2) pH=4,2
 3) pH=4,6
 4) pH=5,4
 5) pH=6,5
 6) pH=8,1
Vermelho de metila 4,2 6,3 Vermelho Amarelo
Comprimento
de onda (nm)
Absorbância
pH=3,2
Absorbância
pH=4,2
Absorbância
pH=4,6
Absorbância
pH=5,4
Absorbância
pH=6,5
Absorbância
pH=8,1
500 0,9484 0,8777 0,7695 0,479 0,2651 0,2154
Físico-Química Experimental - QMC 5453
6 Relatório para ser entregue na próxima semana. 













)()(
)()(
log
AInA
HInAA
pHpKa
400 450 500 550 600
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
A
b
so
rb
â
nc
ia
,nm 
 1) pH=3,2
 2) pH=4,2
 3) pH=4,6
 4) pH=5,4
 5) pH=6,5
 6) pH=8,1
Vermelho de metila 4,2 6,3 Vermelho Amarelo
Comprimento
de onda (nm)
Absorbância
pH=3,2
Absorbância
pH=4,2
Absorbância
pH=4,6
Absorbância
pH=5,4
Absorbância
pH=6,5
Absorbância
pH=8,1
500 0,9484 0,8777 0,7695 0,479 0,2651 0,2154
pK = 4,6 ...... = 5,09
pK = 5,4 ...... = 5,15
pK = 6,5 ...... = 5,36
pKmédio = 5,19
Físico-Química Experimental - QMC 5453
6 Relatório para ser entregue na próxima semana. 













)()(
)()(
log
AInA
HInAA
pKapH
Comprimento
de onda (nm)
Absorbância
pH=3,2
Absorbância
pH=4,2
Absorbância
pH=4,6
Absorbância
pH=5,4
Absorbância
pH=6,5
Absorbância
pH=8,1
500 0,9484 0,8777 0,7695 0,479 0,2651 0,2154
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
2
3
4
5
6
7
8
y = ax + b
quando x = 0, y = b 
b = 5,25 +/- 0,11
b = pK
In
 = 5,25
pH
log(A-A
HIn
)/(A
In--A)
pK = 5,3
Físico-Química Experimental - QMC 5453













)()(
)()(
log
AInA
HInAA
pKapH
Comprimento
de onda (nm)
Absorbância
pH=3,2
Absorbância
pH=4,2
Absorbância
pH=4,6
Absorbância
pH=5,4
Absorbância
pH=6,5
Absorbância
pH=8,1
500 0,9484 0,8777 0,7695 0,479 0,2651 0,2154
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
2
3
4
5
6
7
8
y = ax + b
quando x = 0, y = b 
b = 5,25 +/- 0,11
b = pK
In
 = 5,25
pH
log(A-A
HIn
)/(A
In--A)
5,3
Físico-Química Experimental - QMC 5453
Anexo 1
Regressão linear, método dos mínimos quadrados.
O gráfico a seguir mostra como obter os coeficientes angular e linear para um determinado número de pontos que 
representa um sistema linear. A equação para um sistema linear é representada por:
y = ax + b.
Onde x e y são os valores dos eixos do gráfico e a = coeficiente angular e b o coeficiente linear.
Experimentalmente para um conjunto de dados de x e y (tabela abaixo) pode-se traçar diferentes retas, conforme figura 
abaixo e, portanto qual das retas é a que representa melhor a sequência de pontos experimentais.
Para resolver o problema podemos usar o método dos mínimos quadrados e por regressão linear obter a melhor reta. Isso 
pode ser feito usando uma calculadora científica ou um computador, ou também podemos de maneira grosseira usando 
uma régua e traçar a melhor reta.
Observe a reta azul, figura abaixo, não é a melhor reta, pois passa sobre dois pontos, mas se afasta muito dos demais 
pontos.
A reta em verde está sobre dois pontos no início e no final, mas no meio não, portanto não é uma boa aproximação.
A reta em vermelho é a melhor, pois está equidistante de todos os pontos da melhor maneira possível, mesmo que não 
passe sobre nenhum dos pontos ainda é a melhor. 
Portanto a partir da melhor reta, reta em vermelho, traçamos linhas como mostrado no gráfico, veja as linhas pretas, sem 
usar os dados experimentais apenas qualquer valor da reta. E a partir dos valores da variação de x (x= x2 – x1)) e da 
variação de y (y=y2 – y1) determinamos o coeficiente angular da seguinte forma: 
x= x2 – x1)) e da variação de y (y=y2 – y1) determinamos o 
coeficiente angular da seguinte forma: 
Físico-Química Experimental - QMC 5453
Anexo 1
0 1 2 3 4
0
1
2
3
4
5
6
7
a = y/x = 2,6/2 = 1,3
y1 = 3,3; y2 = 5,9
y = y2 - y1 = 2,6
x1 = 2; x2 = 4
x = x2 - x1 = 2
b = 0,7
E
ix
o,
 Y
Eixo X 
Eixo, X Eixo, Y
1,1 2,3
2,3 3,5
3,5 5,2
4,3 6,5
y = ax + b
x= x2 – x1))
(y=y2 – y1)
a = y/x = 2,6/2,0 = 1,3
Quando x = 0 ; y = b = 0,7
Físico-Química Experimental - QMC 5453
6 Relatório para ser entregue na próxima semana. 
Sol. 
pH 
Teórico
pH 
Experimental.
Indicador / pKin
pH mudança
cor1 cor 2
Cor 1 Cor 2
(transição de cor teórico)
Cor observada
Experimentalmente
01 3,0 3,2 Alaranjado de metila /3,7 2,9 4,6 Vermelho Alaranjado
02 4,0 4,3 Azul de bromofenol / 4,1 3,0 4,6 Amarelo purpura
03 4,5 4,6 Vermelho de metila / 5,0 4,2 6,3 Vermelho Amarelo
04 5,0 5,4 Bromocresol púrpura / 6,1 5,2 6,8 Amarelo Roxo 
05 6,0 6,5 Azul de bromotimol / 7,1 6,6 7,6 Amarelo Azul
06a 8,0 8,1 Vermelho de cresol / 8,2 7,2 8,8 Amarelo Vermelho
06b 8,0 8,1 Fenoftaleina / 9,6 8,3 10,0 Incolor Rosa
Físico-Química Experimental - QMC 5453
Relatório para ser entregue na próxima semana. 
Use os dados indicados conforme sua turma e equipe.
-Titulo,
- Objetivo,
-Introdução,
-Descrição Experimental,
-Tratamento de dados,
-Resultados e discussão,
-Conclusão,
-Bibliografia consultada.
-Questionário sugerido