Permanganatometria em meio ácido

Permanganatometria em meio ácido

CENTRO TECNOLÓGICO DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL DE BETIM

CETEP–BETIM/UNIDADE CONVENIADA AO CEFET–MG

Rua Dr. Sílvio Lobo, 0171 – Angola / Betim _ MG – Telefax (31)3594.2865

CURSO: Educação Profissional de Nível Médio em Química / Subsequente

MÓDULO: III / 2º semestre de 2011 – DISCIPLINA: Laboratório de Análise Química Quantitativa I

PROFESSOR: Prof. júlio

RELATÓRIO

ALUNO: FERNANDO MARCOS / LEONARDO RODRIGUES– SUBGRUPO: T1 C – TURMA: T1 – DATA: 17/10/2011

  1. TÍTULO: DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ÁGUA OXIGENADA NUMA AMOSTRA DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO COMERCIAL – 10 VOLUMES

  1. OBJETIVO:

DETERMINAR A PORCENTAGEM DE H2O2 NA AMOSTRA COMERCIAL, PREPARAR SOLUÇÃO DE PERMANGANATO DE POTÁSSIO PARA USO EM MEIO ÁCIDO E PADRONIZAR UTILIZANDO O ÁCIDO OXÁLICO.

  1. INTRODUÇÃO:

O íon permanganato MnO4-, além do seu emprego como reagente analítico, geralmente na forma do sal de potássio é muito útil como um agente oxidante na química orgânica sintética. Ele é empregado como um agente de branqueamento de gorduras, óleos, algodão, seda e outras fibras. Também tem sido utilizado como anti-séptico e antiinfectivo, como um componente em kits de sobrevivência na selva, na destruição da matéria orgânica em tanques de peixes, na fabricação de circuitos impressos, na neutralização dos efeitos do pesticida rotenone. O permanganato de potássio sólido reage violentamente com a matéria orgânica e esse efeito é freqüentemente utilizado em demonstrações em disciplinas de química geral.

+7 +2

MnO4- + 8 H+ + 5 e- Mn2+ + 4 H2O E° = 1,51V

(variação de nóx) = 5 elétrons

A semi-reação mostrada para os íons permanganato ocorre somente em soluções de ácidos fortes de concentração 0,1 mol/L ou maior. Em meio menos ácido do produto pode ser o Mn(III), Mn(IV) ou Mn(VI), dependendo das condições.

Uma propriedade útil de uma solução de permanganato de potássio é sua cor púrpura intensa, que é suficiente para servir de indicador para a maioria das titulações. Se adicionar apenas entre 0,01 e 0,02 mL de uma solução 0,02 mol/L de permanganato a 100 mL de água, poderá perceber a cor púrpura da solução resultante. Se a solução for muito diluída, o ácido difenilamino-sulfônico ou o complexo de ferro (II) com 1, 10-fenantrolina podem fornecer um ponto final satisfatório. O ponto final do permanganato não é permanente porque o excesso de íons permanganato reage lentamente com os íons manganês (II) presentes em concentração relativamente elevada no ponto final, de acordo com a reação: 2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O 5MnO2(s) + 4H+.

As soluções aquosas de permanganato não são totalmente estáveis em virtude da oxidação da água: 4MnO4- + 2H2O 4MnO2(s) + 3O2(g) + 4OH-, as soluções são moderadamente estáveis desde sejam armazenadas em um frasco escuro, embora a constante de equilíbrio para essa reação indique que os produtos são favorecidos, as soluções de permanganato, quando adequadamente preparadas, são razoavelmente estáveis porque a reação de decomposição é lenta. Ela é catalisada pela luz, calor, ácidos, bases, manganês(II) e dióxido de manganês.

O permanganato não é obtido como padrão primário, principalmente pela baixa estabilidade da solução, que necessita ser aferida em até duas vezes por dia, dependendo do seu uso. O oxalato de sódio é largamente utilizado como padrão primário. Em soluções ácidas, o íon oxalato é convertido ao ácido não dissociado. Portanto, sua reação com o permanganato pode ser descrita por: 2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ 2Mn2+ + 10CO2(g) + 8H2O. A reação entre o íon permanganato e o ácido oxálico é complexa e se processa lentamente mesmo sob temperaturas elevadas, a menos que o manganês (II) esteja presente como um catalisador. Portanto, quando os primeiros poucos mililitros do permanganato padrão são adicionados a uma solução a quente de ácido oxálico, vários segundos são necessários antes do desaparecimento da cor do permanganato. À medida que a concentração do manganês (II) aumenta, entretanto, a reação se processa mais e mais rapidamente como resultado da autocatálise.

As soluções contendo excesso de permanganato jamais devem ser aquecidas, pois elas se decompõem em decorrência da oxidação da água. Entretanto, é possível titular soluções ácidas aquecidas de redutores com permanganato sem qualquer erro, desde que o reagente seja adicionado de forma suficientemente lenta para que um grande excesso de permanganato não se acumule.

4) REAGENTES E MATERIAIS:

EPI’s obrigatórios: luvas de procedimento, óculos de segurança, jaleco e máscara;

REAGENTES

MATERIAIS

EQUIPAMENTOS

Água destilada

Permanganato de potássio P.A.

Oxalato de sódio P.A.

Ácido sulfúrico conc.

Água oxigenada 10V.

1 Bureta de 50 mL

1 Suporte para bureta

Garras e suporte universal

3 Béqueres de 50 ml

3 Erlenmeyer de 125 ml

1 Pipeta volumétrica 20mL e 25mL

1 Pipeta graduada 25 mL

1 Garrafa lavadeira;

Vidro de relógio

Espátula

Funil

Pipeta de Pasteur

Bastão de vidro

Balão volumétrico de 1000mL

Balão volumétrico de 200mL.

Balança analítica

Dessecador

Estufa

Chapa aquecedora

5) PROCEDIMENTO:

1 – Preparar 1 litro de solução a 0,1N de permanganato de potássio.

2 – Colocar o sal de oxalato de sódio por 1 hora a 110ºC, deixar esfriar e medir uma massa aproximada de 1,3467g.

3 – Colocar a massa medida em um béquer e adicionar 150mL de água destilada, aquecer até a dissolução total do sal.

4 – Transferir para um balão de 200mL e aferir o menisco.

5 – Pipetar 20mL da solução padrão de oxalato de sódio em 3 erlenmeyer.

6 – Adicionar 2mL de ácido sulfúrico concentrado em cada erlenmeyer.

7 – Aquecer os erlenmeyer a aproximadamente 60ºC.

8 – Transferir a solução de permanganato de potássio para a bureta de 50mL.

9 – Retirar os erlenmeyer do aquecimento e proceder a titulação, não há necessidade de indicador, anotar os dado para os cálculos do fator de correção.

10 – Pipetar 20mL de água oxigenada comercial 10 volumes e transferir para o balão de 200mL.

11 – Pipetar 10mL da solução diluída e transferir para 3 elernmayer cada.

12 – Adicionar 3mL de H2SO4 (conc.). proceder a titulação com o permanfanato de potássio padronizada, até a viragem de incolor para rósea.

13 – Anotar os dados e proceder os cálculos.

6) ESTEQUIMOTRIA DA REAÇÃO PRINCIPAL:

2KMnO4(aq) + 5H2O2(aq) + 3H2SO4(aq) → 2MnSO4(aq) + 5O2(g)+ k2SO4(aq) + 8H2O(l)

7) PRINCIPAIS CALCULOS:

Solução de KMnO4, 1000mL a 0,1N, temos: MnO4- + 8 H+ + 5 e- Mn2+ + 4 H2O, Eg = PM/5e- → 158/5 = 31,6g/eq.

m KMnO4 = 0,1N X 1L X 31,60g/eq = 3,16g.

reagente 99% = 100 X 3,16 X 99 = 3,1925g de KMnO4.

Padrão primário, oxalato de sódio temos: Eg = PM/2 → 134/2 = 67g/eq.

m Na2C2O4 = 0,1N X 0,2L X 67g/eq = 1,34g.

reagente 99% = 100 X 1,34 X 99 = 1,3489g de Na2C2O4.

Tabela 1: Titulações para determinação do fator de correção:

Vol. KMnO4

20ml

19,6ml

19,8ml

A média encontrada das titulações foi de 19,8ml.

Fc KMnO4 = (N X Fc X V)Na2C2O4 ÷ (N X V)KMnO4

Fc KMnO4 = 0,1N X 1 X 20mL ÷ 0,1 X 19,8 = 1,0101

Tabela 2: Titulações para análise da água oxigenada.

Vol. KMnO4

16ml

16,2ml

16,3ml

A média encontrada das titulações foi de 16,16ml.

Eg H2O2 = 34/2 → 17g/eq

mH2O2 = 0,1N X 16,16mL X 1,0101 x 17g/eq = 27,74mg.

1mol H2O2 1mol H2O + 0,5mol O2, temos: 0,5mol O2 X 22,71L = 11,35 e 1mol H2O2 = 34g. Teremos: 27,74 X 11,35 ÷ 34 = 9,26L de O2.

Teremos: 0,2L X 0,02774g ÷ 0,01L = 0,5548g de H2O2.

Para % H2O2 m/v teremos: 0,5548g X 100% ÷ 20mL = 2,774%.

Tabela 3: valores encontrados pelos grupos:

REPLICATAS

% H2O2 m/v

Vol. L O2 CNTP

1

2,97

9,92

2

2,51

8,38

3

2,77

9,26

4

2,92

9,75

8) ANÁLISES DOS RESULTADOS:

Valores obtidos pela classe ao final da pratica em porcentagem;

2,51 – 2,77 – 2,92 – 2,97: Eliminaremos o valor anômalo de 2,51%

X média = 2.88%.

Desvio padrão:

S=√(xi-xv)2 /N -1

S= 0,1416

Desvio padrão da média (Sx)

Sx= S/√N

Sx= 0,0708

Coeficiente de variação (CV):

CV= S/ média x100

CV= 0.1416 / 2,88 x 100

CV= 4,91

Coeficiente de variação menor do que 5, precisão moderada.

Intervalo de confiança( µ)

T para 99% = 3,355

µ = média + ou – Sx x T.

µ = 2,88 +ou – 0,0708 x 3,355

µ = 2,88 +ou – 0,2375

µ entre 3% e 2,65%

Erro relativo (ER)

ER= xi –xv/ xv x100

ER= 2,88 – 3 / 3 x 100

ER = 4 %

Erro relativo menor que 5 % o método apresenta um desvio aceitável.

9) CONCLUSÃO DOS RESULTADOS CALCULADOS:

Apesar dos resultados encontrados pela classe apresentarem uma precisão aceitável e um erro relativo aceitável os cálculos apresentados revelaram um resultado anômalo deveria ser retirado sendo ele o valor de 2,51% que apresentou longe dos padrões encontrados pelo outros grupos em comparação com a porcentagem descrita na embalagem do produto.

10) CONCLUSÃO GERAL :

O peróxido de Hidrogênio é usualmente encontrado na forma de solução aquosa cerca de 3%, 6%, 12% e 30%, comercialmente chamados dos respectivos volumes: 10v, 20v, 40v e 100v. Essa termologia é baseada no volume de oxigênio que é liberado quando a solução é decomposta por aquecimento, assim 1cm³ de H2O2 a,10 volumes produzirá 10 cm ³ de O2 a CNTP.

Nesta análise os três resultados que classificamos como aceitáveis ainda estão longe do ideal, e concluímos que o fator de preparo da solução de permanganato de potássio influenciou diretamente nos resultados. Tais fatores seriam: Não deixamos a solução em repouso por três dias, não eliminamos o contaminante dióxido de manganês por filtração de funil sinterizado, tanto após o preparo da solução quanto após o período de repouso necessário para oxidação da matéria orgânica de pequena quantidade presente na água destilada ou o dióxido já presente no sal do permanganato sólido.

Conseqüentemente os erros sistemáticos e aleatórios também não podem ser descartados. Contudo o presente relatório tem como objetivo distinguir as reações de óxido-redução, podendo ser substâncias agentes redutoras ou agentes oxidantes. As reações transferem elétrons entre as substancias assim resultando em um número maior de oxidação (nox) de uma das substancias envolvidas.

11) TRATAMENTO DOS RESIDUOS:

Os resíduos gerados neste procedimento devem ter o pH ajustado para neutro e filtrado. O sólido retido pode ser descartado já que se trata de dióxido de manganês, amplamente difundido na natureza sob a forma do mineral pirolusita, ou armazenado para ser usado como catalisador.

12) QUESTIONÁRIO:

1 – Qual é o fundamento da oxidimetria?

Fundamenta-se nas reações de oxi-redução, as quais se processam na modificação do numero de oxidação.

2 – Qual a função do H2SO4?

Tornar o meio ácido e facilitar o deslocamento do equilíbrio favorecendo a formação do íon Mn2+ e gerando o E° = 1,51V.

3 – Qual é o indicador usado nesta pratica? Explique?

O permanganato e o seu próprio indicador devido a redução do nox do Mn de +7 para +2 tornando o mesmo de violeta para incolor.

4 – Qual a porcentagem de H2O2 usada na prática?

3%.

5 – Qual a equação da dosagem da água oxigenada?

2KMnO4(aq) + 5H2O2(aq) + 3H2SO4(aq) → 2MnSO4(aq) + 5O2(g)+ k2SO4(aq) + 8H2O(l)

6 – O que é “volumes” de água oxigenada? Explique?

É o volume liberado de O2(g) por unidade de volume da solução, uma concentração de 10 volumes de água oxigenada libera 10 litros de O2.

7 – Qual a equação de padronização?

2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ → 2Mn2+ + 10CO2(g) + 8H2O

8 – Por que armazenar a solução de permanganato em frasco escuro?

Para evitar a fotólise.

9 – Qual o equivalente-grama do permanganato para ser usado em meio ácido, neutro e básico?

Meio ácido, Eqg= 158,03/5 = 31,61g. Meio básico ou neutro Eqg= 158,03/3 = 52,68g.

10 – Por que a solução de permanganato se faz digestão e depois aquecer por uma hora?

Para eliminar todo o contaminante dióxido de manganês.

13) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

SILVA, Moacir Pereira da, Análise química quantitativa prática, modulo IV, CEFET-MG, Belo Horizonte, revisão de 2005

SKOOG, Douglas A. Fundamentos de química analítica. São Paulo: Thomson, 2006. P 533, 534 e 535.

HARRIS. Analise Química Quantitativa. 7.ed., Rio de Janeiro: LTC-Livros Técnicos e Científicos, 2005.

VOGEL. Análise química quantitativa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.

BACCAN, N.; Andrade, J. C.; Godinho, O. E. S.; BARONE, J. S. Química Analítica Quantitativa Elementar, 2.ed. Campinas: Editora da UNICAMP, 1995.

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