OBJETIVO: Determinar a porcentagem de sulfato em uma amostra a partir de uma gravimetria.

1 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Uma análise gravimétrica consiste em utilizar a massa de um determinado produto para calcular a quantidade do analito presente em uma amostra. Neste caso a analito é uma solução contendo uma quantidade desconhecida de sulfato (SO42-). E uma solução de BaCl2 foi utilizada para que um produto insolúvel fosse formado (BaSO4) pela seguinte reação:

Ba2+(aq) + SO42-(aq) BaSO4(s)

O produto ideal para uma análise gravimétrica deve ser insolúvel, ter uma composição bem definida, apresentar um elevado grau de pureza, e possuir cristais grandes. E assim, a partir da massa do produto, será possível calcular a quantidade de sulfato presente na amostra.

Uma alíquota de 25 mL da amostra 1 foi adicionada em balão volumétrico de 100 mL e completado até a marca. Em seguida uma alíquota de 25 mL desta solução diluída foi adicionada em um béquer de 400 mL e diluída novamente com 200 mL de água destilada. Uma etapa fundamental na gravimetria é a formação dos cristais, que ocorre em duas etapas: A Nucleação e o crescimento da partícula.

Na nucleação, as moléculas se juntam formando pequenos agregados. No crescimento da partícula, ocorre a adição de mais moléculas ao núcleo de cristalização, formando um cristal.

Se a solução estiver supersaturada a nucleação ocorrerá mais rápida do que o crescimento dos cristais, sendo assim, os cristais formados serão muito pequenos, ou podem formar uma suspensão coloidal. Para que isto não ocorra é necessário tomar alguns procedimentos.

O fato de se ter feito várias diluições na amostra 1 é uma técnica para evitar a supersaturação da solução. Uma vez que a diluição promove uma diminuição da concentração do analito e do agente precipitante. Isto evita uma rápida formação de núcleos num pequeno espaço.

Em seguida adicionou-se 1 mL de HCl (1:1) no béquer contendo a solução desconhecida e aqueceu até a ebulição. A finalidade em se adicionar o HCl e aquecer é que isso aumenta a coalescência. A explicação para isso é o seguinte.

No analito temos uma solução de SO42-, e a partir do momento em que adicionamos a solução de cloreto de bário, há a formação de pequenos agregados (núcleos) e à superfície dessas partículas um excesso de bário esta adsorvido promovendo uma carga parcial positiva. Sendo assim esta carga atrairá ânions e repelirá cátions, formando assim, uma atmosfera iônica carregada negativamente (veja figura 1). A partícula carregada positivamente e a atmosfera iônica formam a dupla camada elétrica (veja figura 2).

Figura 1

Esquema de atmosfera iônica

Figura 2

Dupla camada elétrica

Sulfato

Bário

Cloreto

Estas pequenas partículas precisam se colidir para que haja uma coalescência, ou seja, o crescimento do cristal. Como as atmosferas iônicas estão carregadas negativamente, ocorre uma repulsão entre esses núcleos. Sendo assim é necessário aquecer a solução pra que haja uma maior energia cinética, e maior probabilidade de choques. Além disso, é necessário adicionar um eletrólito forte (neste caso o HCl), porque o Cl- em excesso irá competir com o Ba2+ na adsorção no núcleo, diminuindo assim a atração de íons negativos, e conseqüente diminuição da dupla camada elétrica. Logo, haverá uma maior possibilidade de junção destas partículas formando assim cristais grandes, que são ideais para uma gravimetria. A figura 3 ilustra a competição dos íons Cl- com os íons Ba2+.

Figura 3

Redução da dupla camada elétrica

O fato de se ter aquecido a solução até a ebulição, e ter gotejado rapidamente os 100 mL de solução de BaCl2 também são técnicas importantíssimas para evitar uma supersaturação da solução. Haja vista que, um aumento de temperatura faz com que a solubilidade do composto também aumente. Além disso, um gotejamento rápido do agente precipitante sob agitação constante evita uma condição local de muita supersaturação. Sendo assim, teremos uma maior eficiência na análise.

Após esses procedimentos, deixou-se o precipitado repousar, e adicionaram-se mais algumas gotas de BaCl2 com a finalidade de verificar se a precipitação foi quantitativa. Este teste foi confirmado, pois não houve a formação de mais nenhum precipitado.

Em seguida, a solução foi deixada em banho-maria por uma hora com a finalidade de promover uma recristalização do precipitado. Esse tratamento é chamado de digestão, e é muito importante, pois o tamanho da partícula aumenta e as impurezas tendem a ser removidas do cristal.

Em seguida, o papel de filtro foi pesado com a finalidade de saber a massa do precipitado por diferença de peso. A massa do papel foi de 2,274 g. Após ser filtrado, o precipitado foi lavado com água quente com a finalidade de remover gotas de líquido contendo excesso de soluto ou outras impurezas. Depois disso o precipitado foi lavado com álcool para facilitar a secagem.

Por fim, o precipitado foi secado em estufa por duas horas e em seguida levado ao dessecador por mais uma hora. A massa de papel + precipitado foi de 2,883g sendo assim, a massa de precipitado pode ser calculada da seguinte maneira:

Com base nesta massa de BaSO4 é possível calcular a massa de sulfato que reagiu, ou seja, a massa de sulfato presente na solução 1.

Esta massa de sulfato corresponde à massa presente em uma alíquota de 25 mL que foi retirada da solução 1. Portanto, a porcentagem de sulfato presente na amostra 1 é:

2 CONCLUSÃO

O objetivo deste relatório consistia em determinar a percentagem de sulfato numa amostra a partir de uma análise gravimétrica. Tal objetivo foi alcançado graças aos procedimentos fundamentais para uma análise deste tipo funcionar. Um exemplo disso foram as diluições, aquecimento, “digestão” entre outros.

Junto a isto, um aspecto relevante é que comparando esta prática com a anterior (Titulação de precipitação), em que também realizamos uma análise gravimétrica, observou-se que tal análise não foi como o esperado, ou seja, não chegamos ao resultado previsto pela titulação. Este fato, que nos pareceu obscuro, agora foi esclarecido. Ou seja, para que uma análise gravimétrica seja um sucesso, é necessário uma manipulação do operador para que o precipitado seja ideal (insolúvel, ter uma composição bem definida, apresentar um elevado grau de pureza, possuir cristais grandes etc.).

Em suma, concluiu-se que a gravimetria é uma análise quantitativa simples, e de grande importância pois nos proporciona um resultado rápido, uma grande precisão, além de um menor custo.

3 REFERÊNCIAS

1 Harris, Daniel C., Análise química quantitativa, sexta edição, editora LTC.

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