Os Métodos potenciométricos, por definição, baseiam-se na medida do potencial de células eletroquímicas

1. Introdução

Os métodos potenciométricos, por definição, baseiam-se na medida do potencial de células eletroquímicas na ausência de correntes apreciáveis A potenciometria utiliza um conjunto instrumental composto de dois eletrodos (indicador e referência). O eletrodo indicador forma com a solução em análise, um sistema com um potencial que será função da concentração da própria solução, cuja atividade será medida durante o experimento. O eletrodo de referência é uma semi-célula cujo potencial se mantém inalterado durante o desenvolvimento do processo eletroquímico.

A titulação potenciométrica é um método instrumental passível de erros: a padronização das soluções, a medida de volume do titulante, grau de variação do potencial no ponto de equivalência, erro ácido e básico, dentre outros. Uma grande vantagem do método instrumental ao clássico é a eliminação do erro da determinação visual da virada do indicador devido a possibilidade de realizar a titulação sem o uso de indicador corado para a determinação do ponto final.

No momento da análise dos resultados, o problema crítico na titulação é a identificação do ponto em que as espécies que reagem estão em quantidades equivalentes. Na titulação potenciométrica, esse ponto deve coincidir com o ponto de inflexão da sigmóide que se origina de E (mV) × V (mL), onde E (mV) é o potencial lido no equipamento e V (mL) é o volume de titulante adicionado. Determinar o ponto de equivalência da reação a partir desta curva pode ocasionar um erro devido à dificuldade para a identificação do ponto. Pode-se determinar o ponto de variação máxima de potencial (ponto de inflexão) com mais segurança pelo método da 1a derivada. Para que haja confiabilidade nos resultados obtidos, é necessário que em torno do ponto de equivalência hajam muitas medidas de potencial, isto é, adições de volume muito pequenas antes e depois desse ponto.

1. Objetivos

Determinar analiticamente os desvios de leitura do pHmetro em soluções de pH superior a 10 e inferior a 2. Verificar o comportamento de uma titulação potenciométrica de ácido forte com base forte. Determinar a concentração de ácido acético no vinagre comercial e analisar o comportamento das curvas potenciométrica e condutimétrica geradas. Determinar a concentração de ácido fosfórico no refrigerante a base de cola e analisar o comportamento das curvas potenciométrica e condutimétrica geradas.

1. Recursos Necessários

1. Reagentes

• Solução de hidróxido de sódio 0,01M

Data de preparo: 24/08/2017

• Solução de ácido clorídrico 0,014M

Data de preparo: 24/08/2017

• Solução de hidróxido de sódio 0,1M FC= 0,9904

Data de preparo: 26/05/2017

• Vinagre de cereal comercial – Marca: Castelo

Validade: 24/01/2017 Lote: 23 M2 07:08

• Refrigerante de cola – Marca: Coca-Cola
• Solução padrão pH 4 e pH 7
• Solução padrão para condutivímetro

1. Vidrarias

• Béquer de 50, 100 e 250 mL
• Balão volumétrico de (250 ± 0,20) mL
• Pipeta volumétrica de (20 ± 0,02) mL
• Bureta de (50 ± 0,05) mL

1. Materiais e equipamentos

• pHmetro de bancada – Marca: Hanna Instruments
• Agitador magnético – Marca: Stirrer

Patrimônio n° 006661

• Condutivímetro de bancada – Marca: Digimed

Patrimônio n° 113927

• Barra magnética
• Suporte universal
• Garra para bureta

1. Cálculo para preparo de soluções padrão

1. Preparo de solução de NaOH 0,1M

Massa molar NaOH = 40 g.mol-1

Volume de solução a ser preparado: 500 mL

   1 mol ___ 40 g

0,1 mol ___ X g

X = 4 g

4 g ___ 1000 mL

Y g ___ 500 Ml

Y = 2 g

Diluir 2 g de NaOH pesado em balança semi-analítica em 500 mL de água destilada.

1. Preparo de solução de NaOH 0,01M

Massa molar NaOH = 40 g.mol-1

Volume de solução a ser preparado: 500 mL

    1 mol ___ 40 g

0,01 mol ___ X g

X = 0,4 g

4 g ___ 1000 mL

Y g ___ 500 Ml

Y = 0,2 g

Diluir 0,2 g de NaOH pesado em balança semi-analítica em 500 mL de água destilada.

1. Execução da Análise

1. Procedimento de calibração do pHgâmetro

• Ligou-se o aparelho
• Selecionou-se a tecla “CAL”
• Submergiu-se o eletrodo na solução padrão de pH 7.
• Aguardou-se o aparecimento da mensagem “CFM” no visor;
• Selecionou-se a tecla “CFM”;
• Efetuou-se a limpeza do eletrodo e submergiu-se o eletrodo na solução padrão de pH 4.
• Aguardou-se o aparecimento da mensagem “CFM” no visor;
• Selecionou-se a tecla “CFM”;
• Selecionou-se a tecla “CAL” para finalizar a calibração.

1. Procedimento para verificação de erro em “pH extremo”

• Preparou-se soluções de pH:
• Calibrou-se o pHgametro;
• Efetuou-se a leitura das soluções no pHmetro de bancada;
• Anotou-se o pH lido no painel digital;
• Analisou-se posteriormente os resultados.

1. Procedimento para titulação potenciométrica e condutimétrica de vinagre comercial

• Calibrou-se o pHgametro;
• Calibrou-se o condutivímetro;
• Efetuou-se a montagem para a titulação conforme Figura 1, na página 6:

Figura 1 – Montagem para titulação potenciométria e condutimétrica

[pic 1]

Esquema de montagem: (1) Agitador magnético, (2) Condutivímetro, (3) pHmetro, (a) Bureta de 50 mL, (b) Eletrodo de vidro combinado, (c) Célula condutimétrica, (d) Béquer.

• Titulou-se a amostra com a adição de 1,00 mL de solução de NaOH.
• Anotou-se os valores de pH e condutividade indicados após a estabilização dos equipamentos;
• Repetiu-se o procedimento até a adição de 50,00 mL de NaOH;
• Plotou-se um gráfico com os valores obtidos e determinou-se a concentração do ácido acético no vinagre comercial.

1. Procedimento para titulação potenciométrica e condutimétrica de refrigerante a base de cola

• Calibrou-se o pHgametro;
• Calibrou-se o condutivímetro;
• Efetuou-se a montagem para a titulação conforme Figura 1 acima.
• Titulou-se a amostra com a adição de 0,50 mL de solução de NaOH.
• Anotou-se os valores de pH e condutividade indicados após a estabilização dos equipamentos;
• Repetiu-se o procedimento até a adição de 50,00 mL de NaOH;
• Plotou-se um gráfico com os valores obtidos e determinou-se a concentração do ácido fosfórico no refrigerante a base de cola.

             5.5 Procedimento para titulação potenciométrica de ácido forte com base forte

• Calibrou-se o pHgametro;
• Efetuou-se a montagem para a titulação semelhante ao da Figura 1 na página 6. Neste procedimento não foi utilizado o condutivímetro.
• Titulou-se a amostra com a adição de 1,00 mL de solução de NaOH.
• Anotou-se os valores de pH e condutividade indicados após a estabilização dos equipamentos;
• Repetiu-se o procedimento até a adição de 50,00 mL de NaOH;
• Plotou-se um gráfico com os valores obtidos e analisou-se os resultados.

1. Resultados e discussão

1. Estudo de erro em determinações de pH com potenciômetro

Os eletrodos de membrana ou íons seletivos são eletrodos que entram em contato direto com a solução da amostra por meio de uma membrana. O exemplo mais comum deste tipo de eletrodo é o eletrodo de vidro para determinação de pH, que é medido através de uma diferença de potencial que surge na membrana. O potencial do eletrodo desenvolvido na membrana é em função da atividade dos íons H+ presentes no lado interno e externo da membrana.

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