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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
BRUNA RIBEIRO DA COSTA
CAMILA VIDA SELSKI
MILENA DE OLIVEIRA
RENAN CARLO REGAILO
ROBSON SCHIMANDEIRO NOVAK
VOLUMETRIA DE OXIRREDUÇÃO
Relatório apresentado à disciplina de Química Analítica Quantitativa como requisito parcial para obtenção de nota referente ao primeiro semestre do ano letivo de 2013 do curso de Farmácia.
PONTA GROSSA
2013
INTRODUÇÃO
O método de titulação iodimétrica direta refere-se a titulações com uma solução padrão de iodo. O método de titulação iodimétrica indireta, às vezes denominada iodometria, corresponde a titulação do iodo liberado em reações químicas (VOGEL et al; 2002). O iodo é um agente oxidante fraco empregado primariamente na determinação de redutores fortes. A descrição mais precisa da semi-reação do iodo nessas aplicações é:
I3- + 2e- 3I- E°= 536 V (em que I3- é o íon triiodeto)
As soluções padrões de iodo têm aplicações relativamente limitadas comparadas com outros oxidantes, por causa de seu potencial de eletrodo significativamente inferior. Ocasionalmente, entretanto, esse baixo potencial é vantajoso porque confere um grau de seletividade que torna possível a determinação de agentes redutores fortes na presença de redutores fracos. Uma vantagem importante do iodo é a disponibilidade de um indicador sensível e reversível para as titulações. Entretanto, as soluções de iodo carecem de estabilidade e precisam ser padronizadas regularmente
As substâncias que possuem potenciais de redução menores que o do sistema I2/I- são oxidadas pelo iodo, e, portanto podem ser tituladas com uma solução padrão desta substância (Iodimetria). Por outro lado, os íons iodeto exercem uma ação redutora sobre sistemas fortemente oxidantes, com a formação de quantidade equivalente de iodo (BACCAN et al ; 2004). Uma solução padrão que contém iodeto de potássio é bastante estável e fornece iodo quando tratada com ácido:
IO3- + 5I- + 6H+ 3I2 + 3H2O
A solução padrão de iodato de potássio tem duas importantes aplicações. A primeira é que ela serve como fonte de quantidades conhecidas de iodo em titulações. A solução deve ser adicionada a soluções fortemente ácidas. Ela não pode ser empregada em meio neutro ou pouco ácido. A segunda aplicação é a determinação iodimétrica da acidez das soluções ou a padronização de ácidos fortes. A quantidade de iodo liberada é equivalente a acidez da solução (VOGEL et al; 2002).
O iodato de potássio é um excelente padrão primário para soluções de tiossulfato. Nessa aplicação, quantidades conhecidas do reagente de grau padrão primário são dissolvidas em água contendo um excesso de iodeto de potássio. Para a indicação do ponto final pode-se utilizar os indicadores específicos. Os indicadores específicos são substâncias que reagem de um modo específico com um dos participantes (reagentes ou produtos) da titulação, para produzir uma mudança de cor, visto que as substâncias que formam o amido formam complexos de adsorção (complexo tipo transferência de carga) com o iodo na forma de íons I3-,conferindo à solução uma coloração azul intensa (BACCAN et al; 2004 ).
Em iodometria é comum o uso de indicadores porque a viragem é menos perceptível, devido ao cansaço visual a que o analista é submetido. O indicador geralmente usado é uma solução aquosa de amido, com o qual se pode determinar concentrações de iodo em soluções de até 2x10-7 mol.L-1 (BACCAN et al; 2004 ). Este é o caso do amido, usado em titulações redox envolvendo o par I2/I3-. O amido forma um complexo azul-escuro com os íons I3-, e serve como ponto final de titulações onde o iodo é produzido ou consumido (BACCAN et al; 2004)
O grande mérito do amido é o baixo custo, mas ele possui as seguintes desvantagens: é insolúvel em água fria e as soluções em água são instáveis. O complexo com o iodo é insolúvel em água, o que significa que o indicador só deve ser adicionado perto do final da titulação, às vezes imediatamente antes do ponto final. Outro problema é a existência ocasional de um produto final muito lento, particularmente quando as soluções são diluídas (VOGEL et al; 2002).
Duas importantes fontes de erros nas titulações iodométricas e iodimétricas, são a oxidação de uma solução de iodeto pelo ar e a perda de iodo por volatilização. Os íons oxigênio são oxidados lentamente pelo oxigênio atmosférico (BACCAN et al; 2004).
Na titulação iodimétrica de agentes oxidantes, onde um excesso de iodeto se faz presente na solução, não se deve demorar muito para iniciar a titulação do iodo. Se for necessário de um maior período de tempo para a reação se completar, o ar deve ser removido da solução e a atmosfera em contato com ela deve ser de dióxido de carbono (BACCAN et al; 2004 ).
A perda de iodo por volatilização é evitada pela adição de um grande excesso de íons iodeto, os quais reagem com o iodo para formar os íons triiodeto (BACCAN et al; 2004).
Para que um alvejante (Água Sanitária) esteja dentro das normas corretas de fabricação, devem ser usados hipoclorito de sódio ou hipoclorito de cálcio e água. O teor de cloro ativo deve ser de 2,0 a 2,5% p/p durante um prazo de validade de 6 meses.
Uma quantidade acima do permitido significa mais quantidade de cloro que pode ser liberado em forma de gás podendo ser absorvido pelo corpo humano através da respiração. A legislação define o intervalo entre 2,0 a 2,5 % p/p para fins de registro. Entretanto, para fins de fiscalização, a ANVISA considera um intervalo de aceitação entre 1,75 e 2,75 % p/p.
Não é permitida na formulação a adição de outros produtos. Mas, infelizmente, também no alvejante existem fraudes; alguns fabricantes por falta de conhecimento, outros para fraudar mesmo, colocam Barrilha (Carbonato de Sódio) soda leve, como se costuma dizer, para aumentar o pH, e diminuem a concentração do Hipoclorito, para baratear o produto, isso é fraude. O produto fica totalmente fora de padrão, não servindo para a sua finalidade, pois em vez de clarear a roupa, deixa-a amarelada, sem contar que o produto em contato com as mãos causa lesões graves, pois foi adicionada de barrilha. As análises de produtos químicos devem estar de acordo com as normas da ABNT. Para verificar a qualidade de um alvejante, é preciso fazer uma análise do teor de cloro ativo do mesmo.
OBJETIVO
Determinar o teor de cloro ativo em alvejante comercial por iodometria.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais:
Pipetas graduadas de 5mL
Pipeta graduada de 1mL
Pipeta volumétrica de 10mL
Pipetadores
Balão volumétrico de 100mL
Erlenmeyer de 250mL
Proveta de 50mL
Bureta de 25mL
Reagentes:
Alvejante comercial
Água destilada
Iodeto de potássio (KI 10% m/v)
Ácido acético glacial
Solução padrão de tiossulfato de sódio (Na2S2O3 0,1 mol.L-1)
Amigo 1%
Método:
Primeiramente, pipetou-se uma alíquota de 5mL da amostra de alvejante comercial para um balão volumétrico de 100mL. Completou-se o volume com água destilada, tampou e então se homogeneizou a solução.
Após isso, pegou-se um erlenmeyer e adicionou-se 30mL de água destilada, 10 mL de iodeto de potássio (KI 10%), 10mL da solução da amostra e 5mL de ácido acético glacial. Então a solução foi homogeneizada e titulada com solução padrão de tiossulfato de sódio (Na2S2O3 0,1 mol.L-1) até que a mesma ficasse quase incolor; neste momento, adicionou-se 1mL de amido 1% e continuou-se a titulação até a solução ficar incolor. Anotou-se o volume gasto e então calculou-se o percentual de cloro na amostra.
RESULTADOS E DISCUSSÃO:
Primeiramente, foi transferido 5,0 mL da amostra de alvejante comercial, com uma pipeta volumétrica, para um balão volumétrico de 100 mL, e então completado o volume com água destilada e homogeneizado. Dessa solução foi retirado, com auxílio de uma pipeta volumétrica, 10 mL, e transferido para um erlenmeyer, onde também se adicionou 30 mL de água destilada e 10 mL de KI 10%. A função da água é diluir a solução a ser titulada para que o ponto final da titulação seja melhor visualizado. O iodeto de potássio é essencial para a reação, pois ele vai sofrer oxidação ao entrar em contato com o cloro e formar iodo molecular (molécula importante para a reação da titulação), conforme a reação abaixo:
Cl2 + 2I- 2Cl- + I2
Para que as reações de óxido-redução, tanto a mostrada acima quanto a que será mostrada adiante, ocorram, é necessário que o meio esteja ácido, portanto foi adicionado 5 mL de ácido acético glacial. Após isso, essa solução que tinha coloração marrom foi homogeneizada e titulada com solução padrão de Na2S2O3 0,0953 mol/L, e a reação ocasionada está representada abaixo:
I2 + 2S2O32- S4O62- + 2I-
Observa-se que o tiossulfato é o composto responsável por reduzir o iodo formado pela reação anterior, formando tetrationato e iodeto.
A titulação procedeu até a solução ficar quase incolor, para que não ultrapasse o ponto final, o ponto de completa redução do iodo presente. Então foi adicionado 1 mL de amido 1%, tornando a solução azulada devido à complexação do amido com o iodo, e continuada com a titulação até o desaparecimento da cor; neste ponto significa que não há mais iodo na solução e que todo o iodo que havia foi reduzido a iodeto, e esse íon não se liga nas ligações do amido, portanto a solução fica incolor.
Esse procedimento foi realizado três vezes e o resultado está representado na tabela a se
Titulação 1
Titulação 2
Titulação 3
Prova do branco
Volume gasto de Na2S2O3 (mL)
2,0
2,1
2,1
9
Quantidade de Cl2 da amostra (% m/v)
1,351
1,418
1,418
1,519
Quantidade média de Cl2 da amostra (% m/v)
1,396
Quanto à obtenção da concentração, primeiramente sabe-se que foi utilizado tiossulfato de sódio 0,0953 mol/L para reagir com o iodo. Este iodo está disponível para a reação porque anteriormente o cloro oriundo da amostra oxidou o iodeto formando iodo.
Levando em conta a primeira titulação, onde foi gasto 2,0ml de tiossulfato:
Como a concentração de tiossulfato é 0,0953 mol/L, sabe-se que em 1000 ml de solução estão contidos 0,0953 mols de tiossulfato, logo, 2,0 ml de solução contem 1,906x10-4 mols de tiossulfato.
0,0953 mol – 1000 mL
x – 2,0 mL
x = 1,906x10-4 mols de tiossulfato.
Sabe-se que 2 mols de tiossulfato reage com 1mol de iodo, logo, 1,906x10-4 mol de tiossulfato reage com 9,53x x10-5 mol de iodo.
Esta quantidade molar de iodo é equivalente à quantidade molar de cloro. Porém essa quantidade é referente à alíquota de 10,00 mL retirada da solução do balão volumétrico de 100 ml, precisa-se saber quanto há de cloro nos 100 mL presente no balão volumétrico, chegando a um valor igual a 9,53x 10-4 mol/100mL de cloro.
9,53x x10-5 mol I2 – 10 mL
x – 100 mL
x = 9,53x 10-4 mol/100mL Cl2
Esse valor porem não reflete a quantidade de cloro presente na amostra porque apenas 5 ml foi retirado da amostra e diluído com água até 100 mL. Usando a equação da diluição tem-se:
M1 x V1 = M2 x V2
M1 x 5ml = 9,53x 10-4 mol/100mL x 100 mL
M1 = 0,01906 mol/100mL
Essa é a concentração de cloro presente na amostra em mols per cento, para ficar mais fácil a visualização foi transformado em gramas per cento (m/v). Para isso utilizou-se da fórmula de numero de mol.
n = massa Cl2 / massa molar Cl2
Massa Cl2 = massa molar Cl2 x n
Massa Cl2 = 70,87 g/mol x 0,01906 mol
Massa Cl2 = 1,351g %
Para as outras titulações, utilizou-se do mesmo raciocínio, fazendo então os cálculos necessários.
Depois de todos os procedimentos foi realizada uma prova para ter certeza do resultado. Nesta prova foi empregado quase todos os constituintes das outras titulações, a única diferença é que foi utilizado a amostra diretamente na titulação sem passar pelas diluições. Utilizou-se 2 mL de amostra e obteve-se um volume de tiossulfato de sódio igual a 9 mL.
Utilizou-se o mesmo raciocínio inicial para calcular o número de mols de tiossulfato gasto, e dividiu-se por 2 para obter o número de mols de iodo e consequentemente o numero de mols de cloro. Multiplicou-se esse número de mols por 70,87 que é igual à massa molar do cloro molecular, obtendo a massa em gramas do cloro presente em 2 mL de amostra. Para determinar a percentagem em m/v, multiplicaou-se a massa obtida por 100 e dividiu por 2, chegando a um valor de 1,519% de cloro.
Quanto ao resultado observa-se uma concentração molar de cloro extremamente abaixo daquela mostrada no rótulo do frasco. No frasco relata que há 2,5% de hipoclorito e o experimento mostra que na verdade há 1,396%. Esse resultado é compreensível levando em conta que o produto venceu há mais de 4 anos. Com o tempo o hipoclorito vai se degradando devido à temperatura, pH, luz, não possuindo mais as suas propriedades antimicrobianas.
CONCLUSÃO
Foi possível realizar o procedimento e obter assim o teor de cloro ativo em alvejante comercial, com resultados precisos, o qual foi de 1,396%.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MENDHAM, J. et al. Vogel. Análise Química Quantitativa. 6ª ed., LTC – Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 2002.
BACCAN, et al. Química Analítica Quantitativa Elementar. 3ª.ed. São Paulo: Edgard Bluncher e Instituto Mauá de Tecnologia, 2004.
Determinação do teor de cloro ativo na água sanitária. Disponível em Acesso em: 01 de junho de 2013
Determinação do cloro ativo. Disponível em Acesso em: 01 de junho de 2013
