Titulação de Oxi-Redução

Titulação de Oxi-Redução

Introdução

Reações de óxido-redução, são reações nas quais há uma mudança no estado de oxidação, acompanhada por troca de elétrons entre os reagentes.

Os métodos volumétricos de analise que utilizam reações do tipo oxidação-redução dependem dos potenciais das semi-reações envolvidas no processo. Entretanto a existência de potenciais favoráveis não e a única condição para se ter uma titulação redox adequada, pois as reações envolvidas em tais processos são, frequentemente, lentas.

Alem dos potenciais favoráveis, os agentes oxidantes e redutores devem ser estáveis no solvente utilizado e a substancia a ser determinada deve ser colocada sob um determinado estado de oxidação definido e estável, antes da titulação ser iniciada. Os reagentes apropriados a este fim adicionados em excesso ao meio reagente, devem possuir a propriedade de reduzir ou oxidar convenientemente a amostra, sem interferir no resultado final, da analise, caso contrario, o excesso desta espécie deve ser destruído antes de se iniciar a titulação.

O indicador de uma reação de oxidação-redução ideal é aquele que tenha o potencial de oxidação situado entre o do titulado e do titulante e que exiba uma viragem de cor nítida. Mas existem também reagentes auto-indicadores que é o caso do permanganato de potássio, onde uma gota atribui coloração rosa visível, mesmo na presença de íons levemente corados, este método tem o inconveniente da presença de agente oxidante em excesso no ponto final.

Os nitritos em solução ácida a quente a cerca de 40 ºC, com solução de permanganato, segundo a equação:

2 MnO4- + 5 NO2- + 6 H+ ↔ 2 Mn2+ + NO3- + 3 H2O

Se uma solução que contem nitrito for titulada com permanganato pelo procedimento normal, os resultados obtidos não são bons porque a solução de nitrito tem que ser primeiramente acidificada com ácido sulfúrico diluído. Com isso, ocorre liberação de acido nitroso que, sendo volátil e instável, perde-se parcialmente. Se, no entanto, um volume conhecido de solução padrão de permanganato acidificada com acido sulfúrico diluído for tratado com solução de nitrito até descoramento da solução de permanganato, os resultados obtidos tem exatidão de 0,5 a 1,0%. Isto ocorre por que a reação entre o acido nitroso e o permanganato é lenta. O método pode ser utilizado para determinar a pureza do nitrito de potássio comercial.

Objetivos

No presente experimento objetivou-se a determinação da pureza do nitrito comercial através da titulação com permanganato.

Materiais e Reagentes

  • Permanganato de Potássio (KMnO4) 0,02 mol/L já padronizada com Oxalato.

  • Acido Sulfúrico H2SO4 0,05 mol/L.

  • Manta de Aquecimento

  • Termômetro de Mercúrio

  • Bureta classe A

  • Erlenmeyer

  • Solução de Nitrito de Potássio 0,08 mol/L.

  • Solução de Nitrito de Potássio 0,02 mol/L.

Procedimento Experimental

Transferiu-se 25 mL de permanganato de potássio 0,02 mol/L padronizado com oxalato para um erlenmeyer, adicionou-se 100 mL de acido sulfúrico 0,5 mol/L, e aqueceu-se na mata de aquecimento até o termômetro marcar 40 ºC, colocou se a solução de nitrito 0,02 mol/L na bureta e a adicionou lentamente ao permanganato, com agitação constante, até descorar a solução. Repetiu-se o procedimento usando solução de nitrito mais concentrado a 0,08 mol/L.

Resultados e Discussões

Ao ultilizar-se da solução de Nitrito com concentração de 0,02 mol/L, gastou-se 58 mL da mesma para descorar a solução de permanganato, sendo necessário assim preencher a Bureta três vezes, isso leva a um erro muito maior que o esperado já que em cada vez que a bureta é completada sendo esta de classe A espera-se um erro entre 0,02 e 0,025 mL, repetiu-se o experimento com uma solução de nitrito bem mais concentrada a 0,08 mol/L, sendo neste consumidos 14,9 mL de nitrito para descorar a solução.

Tendo-se a reação ocorrida na titulação através de cálculos com regra de três simples chegou-se a pureza do nitrito comercial.

Reação:

2 MnO4- + 5 NO2- + 6 H+ ↔ 2 Mn2+ + NO3- + 3 H2O

1º Caso

0,02 Mol MnO4- --------- 1000 mL MnO4-

X --------- 25 mL MnO4- X= 0,0005 Mol MnO4-

2 Mol MnO4- ----------5 Mol NO2-

0,0005 Mol MnO4- ---------- X X= 0,00125 Mol NO2-

58 mL NO2- ­­­­ ----------- X

1000 mL NO2- ----------- 0,02 X= 0,00116

0,00125 Mol NO2- ----------- 100%

0,00116 Mol NO2- ­­­­­­ ----------- X X=92,8 %

Conforme já ditado acima este resultado foi descartado devido ao numero e vezes que foi necessário completar a bureta que gera um erro bem maior que o comum.

2º Caso

0,02 Mol MnO4- --------- 1000 mL MnO4-

X --------- 25 mL MnO4- X= 0,0005 Mol MnO4-

2 Mol MnO4- ----------5 Mol NO2-

0,0005 Mol MnO4- ---------- X X= 0,00125 Mol NO2-

14,9 mL NO2- ­­­­ ----------- X

1000 mL NO2- ----------- 0,08 X= 0,00119

0,00125 Mol NO2- ----------- 100%

0,00119 Mol NO2- ­­­­­­ ----------- X X=95,2 %

Assim a pureza do nitrito comercial determinada através desta titulação é de 95,2%, na qual procurou-se minimizar-se o maximo possível de erros.

O permanganato nesta reação possui um potencial padrão Eº = +1,52, o que o torna um agente oxidante do nitrito que possui esse potencial padrão bem mais inferior, já que em reações redox, as substancias com maiores Eº são agentes oxidantes daquelas com Eº menores, ou seja nesta reação o permanganato é reduzido e o Nitrito é oxidado.

As semi-reacões redox são:

MnO4- + 8 H+ + 5 e- ↔ Mn2+ + 4 H2O

NO2- ↔ NO3- + 2 e-

Conclusão

Nas titulações de oxidação-redução deve ser observada inicialmente se as espécies possuem potenciais padrões capazes de reduzir ou oxidar o outro componente, deve se ter soluções com potenciais padrões altos quando necessário oxidar a outra soluções, e soluções com padrão baixo quando necessário reduzir outra.

Através da escolha correta dos agentes ou oxidante ou redutor, é possível obter-se resultados sem grandes erros.

Conseguiu-se através desta titulação chegar ao resultado da pureza do reagente muito próxima a esperada.

Anexo

Preparação de permanganato de potássio 0,02 M padronizado

Pese 3,2 a 3,5 g de permanganato de potássio, e transfira para um becher de 1500 mL. Adicione 1 litro de água, cubra o becher com um vidro de relógio e aqueça a solução , mantendo a ebulição suave por 15 a 30 min. Deixe esfriar até temperatura ambiente, filtre, em cadinho e colete o filtrado em um frasco de vidro lavado. A solução deve ser conservada em frasco de vidro escuro (cor âmbar).

Seque um pouco de oxalato de sódio em 105-110 ºC, por duas horas e deixe esfriar em frasco tampado em um dessecador. Pese com exatidão em pesa-filtro cerca de 0,3 g de oxalato de sódio seco e transfira para um becher de 600 mL. Adicione 240 mL de água destilada, adicione cuidadosamente 12,5 mL de ácido sulfúrico concentrado ou 250 mL de ácido sulfúrico 1 M. Resfrie até 25-30 ºC e agite até dissolver o oxalato. Com uma bureta, adicione 90 a 95% da quantidade necessária da solução de permanganato, sob agitação lenta , aqueça até 55-60 ºC e complete a titulação adicionando o solução de permanganato até que a coloração rósea persista por 30 segundos. Adicione então os últimos 0,5 a 1 mL gota a gota cuidando para que cada gota descore antes da adição da outra.

Referências Bibliográficas.

VOGEL, Arthur Israel. Química Analítica Quantitativa(Trad.Horacio Macedo).

5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 1992.

ATKINS, Peter, JONES Loretta, Princípios de química questionando a vida

Moderna e o meio ambiente( trad. Ricardo Bicca de alencastro). 3. ed. – Porto Alegre: Bookman, 2006.

BACCAN, Nivaldo. Química Analítica Quantitativa elementar [et. Al.] 2. ed.

São Paulo: Edgard Blucher, 1979.

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