A Volumetria

Introdução

A volumetria é um método clássico da análise quantitativa baseado na determinação da quantidade exata de um reagente necessária para reagir estequiometricamente com a espécie a ser determinada na amostra analisada, o analito. Para que isso se torne possível, usa-se, na maioria das vezes, uma solução padrão do reagente, ou seja uma solução de concentração exata e conhecida e promove-se a reação com uma alíquota conhecida de solução da amostra. A adição lenta e gradativa da solução padrão à solução amostra, ou vice-versa, permite a determinação do volume exato e necessário para que se atinja as proporções estequiométricas entre padrão e analito, determinado ponto de equivalência. Por meio da quantidade de padrão determinada experimentalmente e da relação estequiométrica envolvida na reação, é possível determinar a quantidade do analito na alíquota de amostra.

A fim de verificar o ponto em que a relação estequiométrica entre padrão e analito é atingida, é necessária, muitas vezes, a adição de um indicador, que é uma espécie química que manifesta alguma alteração visual em função de mudanças de características do sistema reacional, indicando o ponto final da titulação. Na maioria das vezes, há uma diferença entre o ponto de equivalência (teórico) e o ponto final (experimental), devido à dificuldade em se ter um indicador que manifeste alterações visuais exatamente no ponto estequiométrico. A diferença entre o ponto final e o ponto de equivalência denomina-se erro de titulação.

A técnica utilizada na volumetria é a titulação. Esta técnica envolve uma bureta, que é usada para fazer a adição gradual de uma das soluções e um erlenmeyer, recipiente que contém a segunda solução, assim como o indicador, e onde se passa a reação. A solução contida na bureta, seja ela a solução padrão ou a solução amostra, é denominada titulante, enquanto que a solução contida no erlenmeyer é denominada titulado. Classificação também é dada à substância que é utilizada como padrão. Caso trate-se de uma substância que apresente alta pureza, estabilidade química e alta massa molar, classifica-se com um padrão primário. Suas soluções, se preparadas por meio de pesagem de massa exata em balança analítica e diluição a volume exato em balão volumétrico, apresentam concentração exata e conhecida. Substâncias que não apresentam as características de um padrão primário podem, também, se tornar um padrão por meio de um processo de padronização, tornando-se um padrão secundário. O processo de padronização é realizado por meio da titulação da solução com um padrão primário.

Quando uma reação entre um ácido de BrØnsted-Lowry e uma base é envolvida na titulação, o método é denominado de volumetria de neutralização. Nesse método, o sistema titulado sofre variações de pH ao longo de toda a adição de titulante, sendo possível determinar o ponto final da titulação por meio de um indicador que sofra alteração de cor em função do pH. Nesse caso, os indicadores, assim como o analito e o padrão são ácido ou bases, porém mais fracos do que as espécies envolvidas na reação principal.

Objetivo

Preparar uma solução de ácido clorídrico 0,1 mol.L-1 a partir do reagente concentrado e padronizá-la com solução padrão secundário de hidróxido de sódio 0,1 mol. L-1.

Procedimento experimental

A partir das informações do rótulo, a quantidade de ácido clorídrico concentrado necessária para preparar 250 mL de solução 0,1 mol.L-1 foi calculada. 2 mL do ácido foram adicionados a 100 ml de água contidos em um bécher, em seguida foi adicionado mais água para completar o volume de 250 mL. A solução foi homogeneizada e reservada.

Após o preparo da solução,25 mL da mesma foram  transferidos para um bécher e reservados.

Em outro bécher foram preparados 330 mL de solução padrão secundário de hidróxido de sódio 0,1 mol.L-1. Foram pesados 1,32 g de NaOH que foram diluídos em água até completar o volume de 330 mL.

  A aparelhagem para a titulação foi montada como na figura abaixo:

[pic 3]

A bureta foi rinsada, preenchida e aferida com a solução de hidróxido de sódio 0,1 mol.L-1.

Para que fosse possível medir as variações de mV (milivolts que são transformados para uma escala de pH) no decorrer na titulação, utilizamos um pHmetro, que foi verificado com soluções de fosfato de sódio monofásico (NaH2PO4.H2O),  pH = 5,11 e 130 mV, e de fosfato de sódio difásico (NaH2PO4.7 H2O), pH = 8,56 e  -77 mV.

Um béquer foi montado em agitador magnético e a solução a ser titulada(25 mL da solução de HCl previamente preparada) foi adicionada a este usando uma pipeta. Foi adicionada água ao bécher para que o eletrodo ficasse coberto( Foi tomado cuidado para que a barra do agitador magnético não encostasse no eletrodo).

O mV inicial do titulado foi 257 mV. Em seguida uma pequena quantidade do indicador fenolftaleína foi adicionada. O agitador foi ligado.

Iniciou-se, então, a titulação. Pequenas quantidades do titulante(NaOH, contido na bureta) foram sendo adicionadas ao titulado(HCl contido no bécher). A adição de NaOH ocorreu continuamente até que a solução mudasse de coloração, de incolor(meio ácido) para rosa( meio básico). Os volumes e as respectivas variações de mV foram anotados.

O procedimento de titulação foi repetido usando o alaranjado de metila como indicador. Ressalva-se que o alaranjado de metila, apresenta coloração vermelha em meio ácido e alaranjado em meio básico.

Discussão e resultados

À medida que se adiciona lentamente o titulante ao titulado, o pH( e mV) da mistura altera-se, e começa a reação de neutralização ,sendo possível registar esta variação em  gráfico, construindo-se a curva de titulação. A curva de titulação permite, através da observação da evolução do valor de pH(ou mV), identificar a titulação e ler o volume de titulante gasto até ao ponto de equivalência. Com forme a reação de neutralização foi ocorrendo, a coloração da solução foi se alterando, até que em certo ponto houve o ponto de virada e a coloração mudou completamente. Na primeira titulação, com indicador fenoftaleína a coloração passou de incolor á rosa ao serem adicionados 27,2 mL do titulante. Já na segunda titulação a coloração passou de avermelhado á alaranjado ao serem adicionados 27 ml do titulado. Percebe-se que não houve grande diferença entre a utilização dos indicadores citados, como indicado no gráfico abaixo, as curvas praticamente se sobrepõem.