Permanganimetria

Introdução

As titulações de oxidação e redução são métodos de análise em que as reações envolvidas são de transferência de elétrons entre as substâncias. Consequentemente, as reações de oxidação e redução podem ser desdobradas em duas semi-reações: uma envolvendo a “doação de elétrons” e outra envolvendo a “fixação” destes elétrons.

As espécies capazes de doar elétrons são agentes redutores e aquelas capazes de receber elétrons são agentes oxidantes. Quando um agente redutor age como tal, ou seja, doa elétrons a uma espécie, ele reduz esta última e ele próprio é oxidado. Da mesma forma, quando um agente oxidante atua como tal, isto é, fixa elétrons oriundos de um agente redutor, este último é oxidado e ele próprio sofre redução. Em uma reação de oxidação e redução, a relação do número de mols do agente redutor para o número de mols do agente oxidante é tal que o número de elétrons doados pela primeira espécie iguala-se exatamente aquele número de elétrons fixados pela segunda. Para a oxidação de Fe2+ pelo MnO4- , as semi-reações são:

MnO4- + 5e- + 8H+ Mn2+ + 4H2O

5Fe2+ 5Fe3+ + 5e-

Na primeira semi-reação, a carga líquida do lado esquerdo é (-1-5+8) = 2, que é a mesma da direita. Note também que a semi-reação Fe2+ / Fe3+ foi multiplicada por 5, de tal modo que o número de elétrons ganhos pelo MnO4- é igual ao número de elétrons perdidos pelo Fe2+ . A equação balanceada fica assim:

MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

O poder de oxidação de uma espécie está ligado à sua capacidade de receber elétrons de uma outra fonte (espécie química) ou uma fonte eletromotriz), diminuindo seu número de oxidação. As reações de oxidação e redução que interessam à Química Analítica são, em maior parte, reações reversíveis.

Em algumas titulações de oxidação e redução, o ponto final da titulação pode ser determinado pela alteração das colorações das substâncias envolvidas na reação. Em outros casos, isto não é possível, sendo necessário o uso de indicadores próprios, que são também sistemas de oxidação e redução.

Um dos métodos utilizados em titulações de oxidação e redução é a Permanganimetria que utiliza soluções de permanganato, que é um forte agente oxidante, para titular soluções de algumas substâncias redutoras. A mais importante técnica permanganimétrica baseia-se na redução do permanganato a Mn2+ , em meio ácido.

O permanganato de potássio (KMnO4) não é um reagente-padrão primário e as suas soluções são relativamente instáveis. Para ser utilizado como padrão, o permanganato deve ser padronizado com o reagente-padrão primário oxalato de sódio (Na2C2O4) e essa padronização repetida periodicamente. As soluções de permanganato de potássio possuem coloração violeta intensa. Na maioria das titulações, o ponto final pode ser assinalado pela coloração do íon permanganato, não sendo necessário o uso de indicadores.

O peróxido de hidrogênio é um composto químico de hidrogênio e oxigênio, de fórmula H2O2. O peróxido de hidrogênio anidro em estado puro é um líquido incolor em forma de xarope com uma densidade relativa de 1,44.É fabricado em grandes quantidades por eletrólise de dissoluções aquosas de ácido sulfúrico, de bisulfato ácido de potássio ou de sulfato ácido de amônio. Também se prepara pela ação dos ácidos sobre outros peróxidos, como os de sódio e bário. Atua como agente redutor e oxidante. Suas propriedades oxidantes são aproveitadas para branquear substâncias, como o cabelo, marfim, plumas e materiais delicados que poderiam sofrer algum dano se fossem empregados outros agentes. Em medicina se utiliza em dissoluções aquosas a 3% como Anti-séptico e colutório. Já Como agente redutor só reage com produtos químicos facilmente reduzíveis como o óxido de prata e o permanganato de potássio.

Objetivos

Padronizar uma solução de permanganato de potássio (KMnO4) e determinar o teor de peroxido de hidrogênio na água oxigenada (H2O2) (10 volumes) em uma amostra.

Materiais e Reagentes

Neste experimento usou-se béquer (50 mL), bureta (25 mL), pipeta volumétrica (5 mL e 20 mL), pera de borracha, pisseta, erlenmeyer (250 mL), proveta (10 mL e 100 mL), balão volumétrico (100 mL), haste universal, agitador magnético com aquecimento, termômetro, balança analítica, espátula, água destilada, KMnO4 , H2O2 (10 volumes), Na2C2O4 , H2SO4 1:5 (v/v).

Parte experimental

• Padronização da solução de permanganato de potássio (KMnO4) aproximadamente 0,02 mol.L-1

Mediu-se aproximadamente 0,140g de oxalato de sódio ( Na2C2O4) (padrão primário), previamente seco em estufa a 120 ºC, durante 2 horas, anotou-se a massa com a referida precisão e esta foi transferida para um frasco erlenmeyer. Adicionou-se aproximadamente 50 mL de água destilada e, cuidadosamente , 10,0 mL de H2SO4 1:5 (v/v). Titulou-se com solução de KMnO4 até aproximadamente o ponto de equivalência. Aqueceu-se o conjunto a 55-60 ºC e finalizou-se a titulação gota a gota até o aparecimento da coloração violeta-clara (rósea). O volume de KMnO4 consumido foi anotado. A seguir foi reallizado este mesmo procedimento por mais duas vezes, e logo após retirou-se a média dos três volumes obtidos de KMnO4 consumido.

Obs.: Antes do experimento fez-se o ambiente na bureta e na pipeta com suas devidas soluções.

• Determinação do teor de água oxigenada (H2O2 ) na amostra

Pipetou-se 5,00 mL de água oxigenada a 3% (10 volumes), transferiu-se para um balão volumétrico de 100 mL e completou-se com água destilada. Utilizou-se uma pipeta volumétrica, e transferiu-se 20 mL da solução de água oxigenada, anteriormente preparada, para um frasco erlenmeyer, adicionou-se aproximadamente 50 mL de ácido sulfúrico 1:5 (v/v). Titulou-se com solução padronizada de KMnO4 até próximo ao ponto de equivalência. Aqueceu-se o conjunto a 55-60 ºC e finalizou-se a titulação gota a gota até o aparecimento de coloração violeta-clara (rósea). O volume de KMnO4 consumido na titulação foi anotado. A seguir foi realizado este procedimento por mais duas vezes, e logo após retirou-se a média dos três volumes obtidos de KMnO4 consumido.

Obs.: Antes do experimento fez-se ambiente na bureta e na pipeta com suas devidas soluções.

Resultados e Discussões

• Padronização da solução de permanganato de potássio

Na primeira pesagem obiteve-se 0,1435 g de Na2C2O4 onde gastou-se 18,40 mL de KMnO4 , na segunda pesagem obteve-se 0,1402 g Na2C2O4 onde gastou-se 18,30 mL , na terceira pesagem obteve-se 0,1409 g de Na2C2O4 onde gastou-se 18,00 mL. A média aritmética dos volumes foi de 18,23 mL. A cada massa obtida calculou-se a concentração em mols:

1 mol Na2C2O4 -------------- 134 g

X ---------- 0,1435 g

X = 1,0708*10-3 mol

1 mol Na2C2O4 -------------- 134 g

X ---------- 0,1402 g

X = 1,0462*10-3 mol

1 mol Na2C2O4 -------------- 134 g

X ---------- 0,1409 g

X = 1,0514*10-3 mol

Conforme a equação da reação da titulação a proporção do nº de mols do KMnO4 e de Na2C2O4 é de 5: 2. Obteve-se as concentrações de KMnO4 de acordo com cada concentração obtida acima, de acordo com a reação da titulação abaixo:

2MnO4- + 5C2O4- + 6H+ 2Mn2+ + 8H2O + 2CO24+

5 (n) KMnO4 = 2(n) Na2C2O4

5 (CV) KMnO4 = 2(CV) Na2C2O4

5*c*0,01823 = 2*1,0708*10-3

0,09115*c = 2,1416*10-3

C1 = 0,02349 mol/L

5 (CV) KMnO4 = 2(CV) Na2C2O4

5*c*0,01823 = 2*1,0462*10-3

0,09115*c = 2,0924*10-3

C2 = 0,0229 mol/L

5 (CV) KMnO4 = 2(CV) Na2C2O4

5*c*0,01823 = 2*1,0514*10-3

0,09115*c = 2,1029*10-3

C3 = 0,0230 mol/L

A média da concentração é 0,0231 mol/L.

• Determinação do teor de H2O2 na amostra

Na primeira titulação gastou-se um volume de 15,25 mL de KMnO4 , na segunda 15,20 mL e na terceira 15,30 mL. A média aritmética dos volumes foi de 15,25 mL. De acordo com a reação de titulação:

5H2O2 + 2MnO4- + 6H+ 2Mn2+ + 8H2O + 5O2

MnO4- 0,0231 mol/L.

1000 mL ------- 0,0231 mol

15,25mL -------X

X = 3,52x10- 4 mol/L

2mol MnO4- -------- 5mol H2O2

3,52x10- 4 mol –---- X

X = 8,8x10-4 mol

8,8x10-4 mol-----20mL

X------100mL

X = 4,4x10- 3 mol

5mL ------- 4,4x10- 3 mol

100mL-----X

X = 0,088mol

1mol H2O2-------34g

0,088 mol--------X

X = 2,99 g % m/v

Teor de H2O2 encontrado na amostra de áqua oxigenada 10%, foi de 2,99%. Que é um valor aproximado do que se esperava.

Conclusão

Conclui-se que a permanganimetria, que faz uso do permanganato de potássio como reagente volumétrico, é um dos mais importantes métodos volumétricos de oxidação. O permanganato de potássio é um poderoso agente oxidante e suas soluções possuem coloração violeta intensa, podendo ele próprio atuar como indicador, pois o ponto final na titulação é observado pelo aparecimento de uma coloração rósea persistente. Baseia-se na redução do permanganato a íon manganês (II) em meio ácido.

Obtivemos também com este experimento um conhecimento prático das aplicações da permanganimetria, neste caso, aplicada na determinação de peróxido de hidrogênio em água oxigenada comercial de 10 volumes, onde verificou-se que a porcentagem de H2O2 foi bem próxima do esperado que é de 3% para 10 volumes.

Referências Bibliográficas

http://www.brasilescola.com/quimica/peroxido-de-hidrogenio.htm

acessado em 08/10/2010

VOGEL, A. I. Análise Química Quantitativa. 6ª Ed. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2002.

Universidade Federal de Viçosa

Engenharia de Alimentos

Campus Florestal

Relatório de Laboratório

Permanganimetria

Componentes: Alessandra, Janaína, Kênia de Cássia, Natássia

2º período, química analítica, professora: Juliana Cristina

Florestal, 2010

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