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Universidade Federal de São Carlos Determinação iodométrica de cloro ativo em alvejantes (volumetria de oxirredução) Larissa Jonaly Rodrigues RA:754239 Mayara Tiemi Fuziwara RA:607215 Química Analítica Experimental Lúcia Helena Seron 20 de Setembro de 2018 São Carlos Objetivos O principal objetivo deste experimento é determinar o teor de cloro -ativo(ClO-) em alvejantes à base de hipoclorito de sódio. Fundamentos Teóricos A água sanitária comercial é uma solução diluída de hipoclorito de sódio (NaOCl), sendo utilizada em processos de desinfecção, esterilização e desodorização de águas industriais, água potável e piscinas, branqueamento de celulose, limpeza de roupas, lavagem de frutas e legumes, produção da água sanitária, para irrigação dentária e outros. Essa solução de hipoclorito de sódio é obtida ao se passar gás cloro por uma solução concentrada de hidróxido de sódio de acordo com a seguinte reação: 2 NaOH + Cl2 → NaOCl + NaCl + H 2O (1).Os produtos obtidos a partir dessa reação são o hipoclorito de sódio, havendo também a formação de cloreto de sódio. No Brasil, a água sanitária é um produto muito utilizado, independente da classe social, porém só pode ser legalmente comercializada com o registro da ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária), que realiza periodicamente fiscalizações com o objetivo de verificar se as empresas estão obedecendo às regras de fabricação, definido pela portaria nº 89/94 onde o teor de cloro ativo é estabelecido entre 2,00% p/p a 2,5% p/p durante o prazo de validade, estabelecido de no máximo de seis meses (ANVISA, 2009). No caso de uma quantidade acima do especificado, o cloro pode ser liberado em forma de gás cloro (Cl 2), que é altamente irritante e que pode ser absorvido pelo corpo humano (INMETRO, 2009). A legislação define o intervalo entre 2,0 a 2,5 % p/p para fins de registro. Entretanto, para fins de fiscalização, a ANVISA considera um intervalo de aceitação entre 1,75 e 2,75 % p/p. A determinação do teor de hipoclorito baseia-se na seguinte reação: (2) O iodo liberado é titulado com a solução de tiossulfato de sódio em presença de amido na qualidade de indicador, segundo a reação: (3) Na análise volumétrica, os métodos que envolvem a redução do iodo (método iodimétrico) ou a oxidação do íon iodeto (método iodométrico) são baseados na semi-reação: (4) Na iodometria que foi a realizada em nosso experimento, o íon iodeto é um agente redutor fraco e reduzirá agentes oxidantes fortes. Ele não é usado, no entanto, como titulante, por não existir um indicador adequado para localizar o ponto final, bem como, outros fatores como a velocidade de reação. Quando um excesso de iodeto é adicionado a uma solução de um agente oxidante, I 2 é produzido em uma quantidade equivalente ao agente oxidante presente. Este I 2 pode ser titulado com um agente redutor e o resultado será o mesmo como se o agente oxidante fosse titulado diretamente. O titulante usado é o tiossulfato de sódio, Na2S2O3. A análise de um agente oxidante desta forma é chamada de Método Iodométrico. - . O ponto final da iodometria, em que o analito é um agente oxidante que reage com I- para formar I2 e, este é titulado com o tiossulfato, é alcançado com o desaparecimento da cor azul do complexo amido-iodo. Em síntese,ao iniciar a titulação com o tiossulfato de sódio, a coloração muda-se de marrom para amarelo claro, devido a maior concentração de cloro ativo, liberado sob ação de ácido diluído. Com a menor concentração de iodo, adiciona-se 1,00 mL da solução de amido, para complexar com o iodo, formando uma coloração azul escura, que se manteve até o ponto final da titulação. Quando todo o iodo foi consumido pelo tiossulfato, a solução apresentou uma coloração incolor, devido à formação do Na2S4O6 (3): I3 − (aq) + 2S2O3 2− (aq) → 3I− (aq) + S4O6 2− (aq) (5) É importante mencionar que apesar de na reação (2) ser formado I2,este é muito instável em solução ,então, ele rapidamente vai a I3- como mostra a reação (6) ,por isso, ao invés de se colocar o I2 colocou-se diretamente o I3-. Como complemento é importante falar sobre as titulações com iodo (I2) que são chamadas de Métodos Iodimétricos.Na iodimetria o iodo é um agente oxidante moderadamente forte e pode ser usado para titular um agente redutor. Estas titulações são geralmente realizadas em meio neutro ou alcalino (pH=8) ou fracamente ácido. O iodo (I 2) tem uma baixa solubilidade em água, mas o complexo I3- é muito solúvel. Assim, soluções de iodo são preparadas dissolvendo I2 em uma solução concentrada de iodeto de potássio: (6) I3- é a espécie usada na titulação. A formação de I 3 - não altera nem produz erros no método porque os potenciais padrões de eletrodo das semi-reações são praticamente iguais. (7) O ponto final na iodimetria, onde o titulante é o I3- e o analito é um agente redutor, é detectado pelo aparecimento da cor azul do complexo com o amido, usado como indicador. O indicador mais empregado nos métodos iodométricos e iodimétricos é a suspensão de amido. Uma suspensão aquosa de amido quando adicionada a uma solução que contenha traços de íon triiodeto, produz intensa coloração azul devido à adsorção do íon triiodeto pelas macromoléculas coloidais do amido. O amido é formado por dois constituintes: amilose (β-amilose) e a amilopectina (α-amilose). A amilose forma um complexo de adsorção com o I3- de cor azul intensa e a amilopectina, de cor violácea, sendo este último mais estável e indesejável por não apresentar um comportamento reversível. A maioria dos produtos de limpeza comerciais contém um meio abrasivo e um agente de limpeza tais como carbonato de cálcio e de sódio, que compõem mais do que 98% da massa do produto. Além disso, estes produtos, geralmente, contêm pequenas quantidades de alvejante (oxidante), detergente aniônico, fragrância e corante. Para a determinação da capacidade oxidante de um produto de limpeza, uma quantidade suficiente de ácido deve ser adicionada para neutralizar os carbonatos presentes e proporcionar um meio ácido para a oxidação do íon iodeto pelo agente oxidante. Procedimento Experimental Iniciou-se a parte prática transferindo 2,50 mL de água sanitária para um béquer com uma pipeta volumétrica eletrônica. Adicionou-se 30,0 mL de água destilada com uma proveta, 10,0 mL de KI 5,00% (m/v) e 5,00 mL de ácido acético glacial com provetas que lembram uma seringa. Misturou-se tudo e iniciou-se a titulação até o ponto em que a amostra tornou-se amarela. Nesse momento, foi acrescentado 5 gotas da solução de amido 1% (m/v) - a solução ficou azul- continuou-se a titulação até a coloração incolor da amostra. Anotou-se o volume final encontrado e repetiu-se mais duas vezes o procedimento da mesma maneira. É importante mencionar que foi realizada anteriormente pelo técnico de laboratório a padronizaçãodo Tiossulfato de Sódio,obtendo-se 0,158 mol/L. Fora isso, foi pesado pela professora 2,50 mL de água sanitária obtendo-se 2,599 g para se calcular a densidade posteriormente ( tais cálculos serão apresentados a seguir). Resultados e cálculos Nessa titulação indireta do iodo para determinação do Cloro Ativo foram encontrados os volumes de 9,60mL; 9,70mL e 9,60 mL. O volume médio é dado por: = 9,63 mL de Tiossulfato consumido.m V = 3 9,60+9,70+9,60 Como a concentração de Tiossulfato é 0,158 mol/L, sabe-se que em 1000 mL de solução estão contidos 0,158 mols de Tiossulfato, logo: 0,158 mol – 1000 mL x – 9,63 mL x = 1,522 x 10 -3 mols de Tiossulfato. Sabe-se pela reação (3) que 2 mols de Tiossulfato reage com 1 mol de Iodo, logo: 2 mols de Tiossulfato – 1 mol de Iodo 1,522 x 10-3 mols de Tiossulfato – x mols de Iodo x = 7,61 x 10-4 mols de Iodo. Esta quantidade molar de Iodo é equivalente à quantidade molar de Cloro- pela reação (1) ,logo: 1 mol de Iodo – 1 mol de Cloro- 1,522x 10-3 mols de Iodo – x mols de Cloro- x = 7,61x10-4 mols de Cloro-. Sabendo que no Hipoclorito temos 1 mol de Cloro para 1 mol de Hipoclorito pela reação (2),temos: 1 mol de Cloro – 1 mol de Hipoclorito 7,61x10-4 mols de Cloro– x mols de Hipoclorito x = 7,61x10-4 mols de Hipoclorito. Para ficar mais fácil a visualização foi transformado em gramas o valor obtido. Para isso utilizou-se da fórmula abaixo e do número de mol do hipoclorito ( Na tabela usada, o valor foi de 74,4g/mol): n = massa ClO / massa molar ClO Massa ClO = massa molar ClO x n Massa ClO = 74,40 g/mol x 7,61x10-4 mol Massa ClO = 0,05662g Para calcular a porcentagem massa/massa foi necessário a pesagem de 2,50 mL de água sanitário obtendo-se 2,599 g ,logo calculou-se sua densidade: = 1,0396 g/mLD = 2,599g2,50 mL Como se utilizou exatamente 2,50 mL de água sanitária em nossa titulação temos que em 2,599 g de água sanitária existem 0,05662 g de cloro ativo , calculamos sua porcentagem então: = 2,179%. O teor de Cloro ativo na Água Sanitária 00% : 0,05662g de cloro 2,599g de água sanitária × 1 hipoclorito de sódio na água sanitária foi de 2,2 % ,aproximadamente. Discussão Quanto ao resultado observa-se uma concentração molar de cloro ativo entre os padrões que se esperava e que estavam mostrados no rótulo do frasco. No frasco relata que há entre 2,0-2,5% de hipoclorito e o experimento mostra que na verdade há 2,2%. Apesar de tal concordância entre os valores esperados e encontrados é necessário comentar sobre os erros que podem ter ocorridos ao longo da realização da prática,lembra-se que existem dois tipos de erros: 1. Erros determinados ou sistemáticos= estes podem ser medidos,corrigidos ou eliminados. Em geral, esses influenciam na exatidão de uma medida, pois afastam o valor medido do valor verdadeiro. Entre eles estão: os erros pessoais,instrumentais, do método,operacionais,dos reagentes,etc. 2. Erros indeterminados ou aleatórios = esses não são mensuráveis (não podem ser eliminados), são aleatórios,afetam a precisão das medidas e pode ser estimada pelo desvio padrão. No caso do nosso experimento é nítido que ocorreu a presença dos erros aleatórios pois como mostrado eles não podem ser eliminados já que são pertencentes às operações humanas. Estes podem ser submetidos a um tratamento estatístico que permite saber qual o valor mais provável e também a precisão de uma série de medidas.A nossa função como analistas é obter um resultado tão próximo quanto possível do “valor verdadeiro” mediante a aplicação correta do procedimento analítico. Não notou-se a presença de nenhum erro sistemático no experimento. Sendo assim, espera-se que o resultado obtido tenha sido o mais próximo possível do real. Os possíveis erros que poderiam ter ocorridos em tal prática são : o preenchimento da bureta de forma incorreta acarretando a formação de muitas bolhas o que interferiria nos valores finais, no entanto, foi analisado tal tarefa para que isso não ocorresse. Fora isso, colocar o amido (indicador) em momento incorreto ( antes ou depois de se obter a coloração amarela) pode afetar os valores obtidos,entre outros. Por fim, é importante mencionar que as diferenças entre os volumes medidos devem ser menor que 0,1mL - o que ocorreu no nosso procedimento - para que se possa minimizar os erros da análise total. Caso isso não ocorresse seria necessário a realização da quarta titulação. Nesse ponto destacamos que nessa prática realizamos uma quarta titulação pois em uma das titulações, o analista abriu incorretamente a torneira e a mudança de cor foi abrupta, ou seja, não se obteve um valor condizente com os encontrados nos outros casos, devido ao erro sistemático ocorrido. Para a realização da nova titulação foi necessário descartar a amostra,lavar o erlenmeyer com água,sabão,por fim,água destilada e realizar novamente o procedimento experimental. Conclusão Segundo a ANVISA, para fins de fiscalização, o teor de cloro ativo é utilizado num intervalo entre 1,75% e 2,75 % (RDC nº 184/2001). De acordo com a análise feita em nossa aula de laboratório ,concluímos que os resultados obtidos pelas amostras de água sanitária estão de acordo com a legislação no quesito teor de cloro ativo(obteve 2,2% de cloro ativo na amostra); portanto adequada para o consumo como alvejante e bactericida.Os dados obtidos destinam-se a avaliar a tendência da qualidade do produto exposto à venda, sendo assim, tal produto está adequado para realizar as suas funcionalidades. Fora isso, constatou-se que o método iodométrico é um método eficiente para a determinação do cloro ativo em alvejantes. Bibliografia [1]Skoog, D. A.; West, D. M.; Holler, F. J.; Crouch, S. R., Fundamentos de Química Analítica, São Paulo: Thomson, 2004. [2]Harris, C. D. Análise Química Quantitativa, LTC Editora, Rio de Janeiro, Tradução:Bonapace, J. A. P. e Barcia, O. E. 2005. [3]Mendham, J.; Denney, R. C.; Barnes, J . D.; Thomas, M. J. K., Análise Química Quantitativa, Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A.,2002. [4]Baccan, N.; Andrade, J. C.; Godinho, O. E. S.; Barone, J . S., Química Analítica Quantitativa Elementar, Editora Edgard Blücher LTCA, São Paulo, 2001. [5]Determinação do teor de cloro ativo na água sanitária. Disponível em <http://iolenecastro.blogspot.com.br/2012/11/experimento-determinacao-do-teor-de_ 17.html> Acesso em: 24 de setembro de 2018. [6]Cloro na água elimina larvas do mosquito da dengue. Disponível em: <http://www.usp.br/agen/?p=87297> Acesso em: 24 de setembro de 2018. Questionário 1) Qual a importância do cloro ativo na limpeza e desinfecção de utensílios e ambientes, na nossa vida diária? Como ele reage? O hipoclorito de sódio (NaClO), também conhecido como cloro ativo, é frequentemente encontrado em água sanitária. Esse composto químico possui ação desinfetante, onde este é capaz de eliminar germes e bactérias presentes em hortaliças, verduras e frutas. Ele é também um forte agente oxidante, por essa razão ele é muito empregado para limpeza e esterilização doméstica, como por exemplo na lavagem de roupas e banheiros 2) Qual o teor de cloro ativo determinado pela ANVISA em água sanitária comercial? Qual o prazo de validade do produto? R- Teor de cloro ativo: 2,0 e 2,5% (p/p). Embora os saneantes, em geral,tenham um prazo de validade de 36 meses, esse prazo é menor para a água sanitária e para os alvejantes que possuem teor de cloro ativo entre 2,0 e 2,5% ou entre 3,9 e 5,6%: o prazo de validade é de até 6 (seis) meses. Para prazos superiores a 6 (seis) meses e para os alvejantes concentrados, a empresa deverá enviar laudos de estabilidade de longa duração do produto durante o período de validade desejado. 3) Em que se baseia o método iodométrico? Qual a espécie titulada? Qual o titulante utilizado? Escreva as reações envolvidas. R- A volumetria de óxido-redução é um método que faz uso das reações oxi-redução na titulação de analitos com propriedades oxidantes ou redutoras. A espécie titulada é a água sanitária e o titulante utilizado foi a solução de Na 2S2O3. Íon hipoclorito reage com solução diluída de ácido clorídrico: ClO- (aq) + 2H+(aq)+Cl-(aq) → Cl2(aq) + H 2O(l) O hipoclorito em meio ácido oxida quantitativamente o íon iodeto a iodo ClO- (aq) + 2I -(aq) + 2H+(aq) → Cl2(aq) + H 2O(l) e I2(s) + I- (aq) ⇄ I3(aq) E este é dosado por titulação com solução padronizada de tiossulfato de sódio: 2S2O32-(aq) + I2(aq) → S 4O52-(aq) + 2I-(aq) 4) Como é detectado o ponto final na titulação iodométrica? Qual o indicador utilizado? Como ele reage? R- O ponto final da titulação é detectado quando a solução azul se torna incolor. O indicador utilizado é o amido 1% (m/v).O amido reage formando um complexo azul escuro com o I2 da reação. 5) Comente sobre a importância do cloro ativo na prevenção da dengue. R- O cloro existente em produtos sanitários, na concentração de 0,1%, é capaz de impedir o crescimento e eliminar as larvas do mosquito Aedes aegypti, que transmite a dengue, como mostra uma pesquisa da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) da USP. O estudo revela também que a concentração de cloro testada mantém seu efeito protetor durante dez dias.