Relatório de volumetria de oxiredução e reações com transferência de elétrons

UFG

Relatório de volumetria de oxiredução e reações com transferência de elétrons

Engenharia civil – 2015/2- Química experimental turma INQ0158 – C – Professor Juvenal

[pic 1]

Laís Magnino, Luana Oliveira e Laís Borges.

Goiânia, 05/01/2016

Introdução

Volumetria de oxiredução

A volumetria de oxiredução baseia-se em reações onde há movimentação de elétrons, ou seja, uma espécie química ganha elétrons e a outra perde, havendo mudança no numero de oxidação (nox). Dizemos que o elemento que tem o seu nox aumentado sofre oxidação e, portanto, é o agente redutor em questão, já o elemento que tem o Nox diminuído sofre redução e, portanto, é o agente oxidante da reação. Observados a seguinte reação como exemplo:

[pic 3][pic 2]

O zinco metálico (Zn(s)) perde dois elétrons e se transforma no cátion Zn2+(aq), que fica na solução aquosa. Dizemos que o ferro sofreu uma oxidação, isto é, perdeu elétrons e seu número de oxidação (Nox) aumentou (porque os elétrons têm carga negativa).

Fe(s) → Fe2+(aq)  + 2e-

Ao mesmo tempo, o cátion cobre (Cu2+(aq)), que estava presente na solução aquosa, recebeu esses dois elétrons transferidos do ferro e passou a ser cobre metálico (Cu(s)). Dizemos que os cátions cobre sofreram uma redução, pois ganharam elétrons e seu Nox diminuiu:

Cu2+(aq)  → Cu(s)

Esse é um exemplo de reação de oxiredução.

Uma das grandes utilidades da volumetria de oxiredução é a determinação do teor de peróxido de hidrogênio na água oxigenada comercial. A água oxigenada é comercialmente vendida na linguagem de “10 volumes”, “20 volumes”, “40 volumes” e “100 volumes”. A indicação "volumes" é advinda da quantidade de oxigênio liberada quando a solução é decomposta por aquecimento, obedecendo à seguinte equação:

2 H2O2   →   2 H2O   +   O2↑ 

 Relação massa/volume: 34,02 g de H2O2 produz 22,4 litros de O2 nas CNTP

A concentração das soluções aquosas comerciais de peróxido de hidrogênio é indicada pelo número de volumes de O2 que se obtém pela decomposição de 1,0 cm3 da solução considerada. [1]

Dessa forma, a água oxigenada 10 volumes é aquela que, ao se decompor totalmente, libera uma quantidade de gás oxigênio (O2) 10 vezes maior do que da água usada em volume. Assim, 1,0 mL de água oxigenada a 10 volumes produz, ao se decompor, 10,0 mL de O2 nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP).

Solução a 3% é aproximadamente a 10 volumes; solução a 6% é aproximadamente a 20 volumes. Já a solução a 30% é aproximadamente a 100 volumes, e se chama peridrol. [2]

Deste modo, através  da volumetria de oxiredução da água oxigenada, é possível descobrir o real volume de oxigênio liberado pelo produto por permanganimetria, e, portanto o teor de peróxido de hidrogênio presente na solução.

A técnica da permanganimetria baseia-se na redução do permanganato a Mn2++, em meio ácido. O permanganato de potássio (KMnO4) não é um reagente-padrão primário e as suas soluções são relativamente instáveis. Para ser utilizado como padrão, o permanganato deve ser padronizado com o reagente-padrão primário oxalato de sódio (Na2C2O4) e essa padronização repetida periodicamente. As soluções de permanganato de potássio possuem coloração violeta intensa. Na maioria das titulações, o ponto final pode ser assinalado pela coloração do íon permanganato, não sendo necessário o uso de indicadores. [3]

Dependendo do ph da solução, o manganês no estado de oxidação +7, presente no ânion permanganato, pode ser reduzido aos estados de oxidação +2, +3, +4 e +6. os exemplos têm as reações:

Semi - reação	Meio iônico condicionante
MnO 4 - + 8H + (Aq.) + 5e - Mn2+(Aq.) + 4H 2O	Fortemente ácido
MnO 4 - + 2H 2O + 3e - MnO 2+ 4OH-	Neutro ou ligeiramente alcalino
MnO 4 - + e - MnO 4 2- (Aq. )	Fortemente alcalino

Em solução ácida, o permanganato oxida o peróxido de hidrogênio de acordo com a seguinte reação:

2 MnO4-(aq)  +  5 H2O2(aq)  +  6 H+(aq) → 2 Mn2+(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l)

É importante ressaltar que durante a adição da solução padrão pode haver a formação de dióxido de manganês, que é catalisador ativo para a decomposição do peróxido de hidrogênio. isso pode ser evitado com o controle da velocidade de escoamento, tendo que ser relativamente baixa, e garantindo uma alta concentração de acido.

Potencial de redução e de oxidação

o potencial de redução é a espontaneidade, ou a tendência de uma espécie química adquirir elétrons e, desse modo, ser reduzido. Cada espécie tem seu potencial intrínseco de redução. analogamente, o potencial de oxidação é a espontaneidade, ou a tendência de uma espécie química doar elétrons e, desse modo, ser oxidado. 

Uma mesma substancia possui os dois tipos de potenciais, sendo eles de mesmo modulo e sinais opostos. para determinar a tendência de cada substancia em uma reação de oxiredução deve ser levado em conta à maior diferença entre os potencias de redução e oxidação, temos como exemplo:[pic 4]

Encontramos esse valor diminuindo o potencial-padrão (de redução ou de oxidação) de um eletrodo por outro. No caso dessa pilha, o cátodo é o cobre e o ânodo é o zinco. Os potenciais-padrão de redução de cada um são + 0,34V e – 0,76 V, respectivamente. Fazendo a conta, temos: