A DETERMINAÇÃO DE CONSTANTE DE EQUILÍBRIO (Ka) USANDO AZUL DE BROMOTIMOL E ESPECTROSCOPIA NO UV/VIS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO – UFPE[pic 1]

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FUNDAMENTAL – DQF

WANESSA MENDES DA SILVA

DETERMINAÇÃO DE CONSTANTE DE EQUILÍBRIO (Ka) USANDO AZUL DE BROMOTIMOL E ESPECTROSCOPIA NO UV/VIS

RECIFE, PERNAMBUCO

2015

Wanessa Mendes da Silva[pic 2]

DETERMINAÇÃO DE CONSTANTE DE EQUILÍBRIO (Ka) USANDO AZUL DE BROMOTIMOL E ESPECTROSCOPIA NO UV/VIS

Relatório 04, apresentado como requisito avaliativo da disciplina: Experimentos em Termodinâmica e Equilíbrio Químico, do curso: Licenciatura em Química – Turma: TA, ministrado pelo Professor. Ricardo Oliveira.

RECIFE, PERNAMBUCO

2015

Sumário

1. Introdução1

1. Objetivo 3

1. Procedimento Experimental4

1. Materiais e Equipamentos 4

1. Procedimento 4

1. Resultados e discussões5

1. Determinação da constante de 5[pic 3]

1. Conclusão7
2. Referências Bibliográficas8

1. INTRODUÇÃO

(ATKINS, 2012, p 493) [...] Um indicador ácido-base é um corante, solúvel em água, cuja cor depende do pH. A mudança rápida de pH que ocorre no ponto estequiométrico de uma titulação é, assim, sinalizada pela mudança instantânea da cor do corante em resposta do pH.

Um indicador ácido-base muda de cor com o pH porque ele é um ácido fraco que tem uma cor na forma de ácido (HIn, em que In significa indicador) e outra na forma de base conjugada (In-). A mudança de cor acontece porque o próton muda a estrutura da molécula de HIn e faz a absorção de luz ser diferente na forma HIn e na forma In-. Quando a concentração de HIn é muito maior do que a de In-, a solução tem a cor da forma ácida do indicador. Quando a concentração de In- é muito maior do que a de HIn, a solução tem a cor da forma básica do indicador.

Como um ácido fraco, o indicador participa de um equilíbrio de transferência de próton:

[pic 4]

O ponto final de um indicador é o ponto em que as concentrações de suas de suas formas ácida e básica são iguais: . Quando substituímos essa igualdade na expressão de , vemos que, no ponto final . Isto é, a mudança de cor ocorre quando .[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

A cor começa a mudar perceptivelmente em torno de 1 unidade de pH antes de  e se completa efetivamente em torno de 1 unidade de pH após o . [...][pic 9][pic 10]

O azul de bromotimol é um indicador ácido-base porque ele apresenta cores diferentes em função do pH do meio. Ocorre que a variação de pH significa que uma maior ou menor concentração de íons , o que segundo o princípio de Le Chatelier, desloca o equilíbrio representado a baixo. A constante de equilíbrio pode ser expressa assim:[pic 11][pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

Sabe-se que as formas ácida e alcalinas tem  em 453 nm e 616 nm, respectivamente. Para usar a Lei de Beer-Lambert, é necessário conhecer os valores da absortividade molar (ɛ) para cada espécie. Neste experimento, utilizaremos dados coletados em diferentes condições de pH para determinar o valor da constante de equilíbrio , mesmo desconhecendo o valor da absrtividade molar. Usando a Lei de Beer-Lambert, temos:[pic 15][pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

Sendo assim, deve-se obter inicialmente espectros no Uv/Vis, em diferentes condições de pH (ácido, neutro e alcalino). Na solução com pH neutro, combinando as equações, tem-se a seguinte equação para calcular o :[pic 19]

[pic 20]

Onde A é a absorção no comprimento de onda indicado e ɛ é a absortividade molar. Quando o meio é fortemente alcalino ou ácido, admite-se que todo o azul de bromotimol esteja na forma ácida ou alcalina, respectivamente. Sendo assim, tem-se:

[pic 21]

[pic 22]

Combinando as equações anteriores pode-se determinar o valor de  para o azul de bromotimol na condição do experimento.[pic 23]

1. OBJETIVO

Determinar o valor da constante de equilíbrio  para o equilíbrio químico representado abaixo:[pic 24]

[pic 25]

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS – Utilizaram-se os seguintes materiais para o experimento:

• Espectrômetro que opere na região Uv/Vis  
• pHmetro.
• 1termômetro 0-100ºC

(±0,002ºC)

• Pisseta com água destilada
• Fitas indicadoras de pH
• Pipetas de Pasteur
• Pera
• Solução aquosa de NaOH 4,0 M.
• 3 Balões volumétricos de 25 mL
• 3 Béqueres de 50 mL
• Solução aquosa de HCl 4,0 M
• Solução de azul de bromotimol 1,6 mM

1. Procedimento

Transferiu-se aproximadamente 10 mL de água destilada para três balões volumétricos de 25 mL logo após foi colocado 1 mL da solução de azul de bromotimol 1,6 mM em cada um dos três balões que foram logo em seguida numerados os balões com a seguinte numeração 1 – solução ácida, 2 – solução alcalina e 3 – solução neutra (contendo apenas água destilada). Seguindo as seguintes instruções: