Potenciometria

POTENCIOMETRIA

Trabalho apresentado a Professora Sirléia Rates da disciplina Análise Instrumental da turma 814, turno matutino do curso de Química.

Florianópolis, março de 2013.

Sumário

1 – INTRODUÇÃO 3

2 – PARTE EXPERIMENTAL 6

2.1 – Vidrarias e equipamentos 6

2.2 – Reagentes 6

2.3 – Procedimentos 6

3 – RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................ 7

4 – CONCLUSÃO 10

5 – REFÊRENCIAS 11

6 – ANEXOS 13

ANEXO A - Tarefas . 13

3 Eletrodos Indicadores de Membrana

Permitem por medidas potenciométricas diretas a determinação rápida e seletiva de numerosos cátions e ânions. Conhecidos por íons-seletivos (alta seletividade) ou eletrodos pÍon (medida de íons).

3.1 Classificação das membranas

As membranas utilizadas diferem em suas composições físicas ou químicas. O mecanismo dos potenciais íons-seletivos também difere de acordo com o tipo de membrana

3.2 Propriedades das membranas íons-seletivas

Solubilidade mínima: em um meio íon-seletivo, sua solubilidade nas soluções analito devem se aproximar de zero. São constituídas em razão disso por moléculas grandes, aglomerados, ou também compostos iônicos inorgânicos de baixa solubilidade.

Condutividade elétrica: mesmo que pequena devem conduzir eletricidade. Ocorre na forma de migração de íons.

Reatividade seletiva: devem ser capazes de se ligarem seletivamente ao íon que está sendo analisado. Podem ser a partir de troca iônica, cristalização e complexação.

3.3 O eletrodo de vidro para medidas de pH

Uma célula moderna para medida de pH consiste de um eletrodo indicador de vidro (fina membrana de vidro sensível ao pH, selada na extremidade) e de um eletrodo de referência de prata, cloreto de prata ou calomelano saturado, imerso na solução de pH desconhecido. Um fio de prata – conectado a um tubo com solução de ácido clorídrico diluído e saturado com cloreto de prata – forma um eletrodo de referência, conectado a um dos terminais que mede o potencial. O eletrodo de referência é ligado a outro terminal.

3.4 Composição e estrutura de membranas de vidro

Existem diversos estudos sobre os efeitos da composição do vidro sobre a sensibilidade de membranas a diversos íons, sendo fabricadas diversas composições. Em uma membrana, amplamente utilizada, específica para resposta de íons hidrogênio – até pH 9, em valores mais altos de pH responde também a íons sódio – utiliza-se o vidro Corning 015 que consiste em 22% de Na2O, 6% de CaO e 72% de SiO2.

3.4.1 Membranas de vidro higroscópicas

Antes de atuar como eletrodo de pH a superfície da membrana deve ser hidratada, caso contrário não atuam nesta função. Os vidros higroscópicos caso apresentem desidratação, podem ser submetidos ao mergulho na água para reverter esse efeito.

A hidratação envolve uma reação de troca iônica entre cátions com carga unitária (no retículo do vidro) e prótons da solução. Logo, a superfície da membrana de vidro será constituída de grupos de ácido silícico, exceto em meios alcalinos onde a concentração de íons hidrogênio é pequena e a de íons sódio grande, que apresentará vários sítios ocupados por íons sódio.

3.4.2 Condutividade elétrica através de membranas de vidro

A condução envolve o movimento de íons hidrogênio dentro da camada de gel hidratado. Os íons sódio fazem o transporte de carga no interior seco da membrana. A condução através da interface solução/gel irá acontecer através das atividades do íon hidrogênio nas soluções dos dois lados da membrana. A superfície com maior dissociação ficará mais negativa em relação a outra superfície. Dessa forma irá se desenvolver um potencial limite, que irá depender da razão entre as atividades de hidrogênio em cada superfície, fornecendo uma diferença de potencial. Essa diferença atua na medição potenciométrica de pH.

3.4.3 Potenciais de membrana

Os potenciais de membrana podem ser por eletrodos de referência, junção através da ponte salina que separa o eletrodo de calomelano da solução de analito (encontradas em todas as células de medição potenciométrica de concentração de íons) e potencial limite (varia com o pH da solução do analito).

3.4.4 O potencial limite

Consiste de dois potenciais, cada um associado a uma das interfaces solução/gel. Logo é determinado pela diferença desses dois. A partir de relações da termodinâmica e considerando que as duas superfícies da membrana tem o mesmo número de sítios carregados negativamente, além de o potencial depender e ser das atividades do íon hidrogênio da solução interna (a2). Tem-se a equação:

O potencial é uma medida da atividade do íon hidrogênio da solução externa

3.4.5 O potencial do eletrodo de vidro

Possui três componentes já citados, formando a seguinte equação:

3.4.6 O erro alcalino

Os eletrodos respondem à concentração do íon hidrogênio e quando me solução alcalina aos íons de metais alcalinos, levando ao erro de pH medido abaixo do valor verdadeiro. Todos os íons com carga unitária induzem ao erro alcalino. Estes erros podem ser explicados considerando um equilibro de troca entre os íons hidrogênio e a superfície do vidro e os cátions em solução

3.4.7 Coeficientes de seletividade

O