Slide - Aplicações das Titulações de Oxidação-redução 2021 1

Aplicações das Titulações de Oxidação-Redução Linus Pauling (1901–1994) foi um dos químicos mais influentes e famosos do século XX. Seu trabalho sobre as ligações químicas, cristalografia de raios X e áreas correlatas teve grande impacto na química, física e biologia, durante oito décadas, e ganhou praticamente todos os prêmios oferecidos para os químicos. É a única pessoa a ter recebido sozinho dois Prêmios Nobel: o de química (1954) e, em razão de seus esforços pelo banimento das armas nucleares, o prêmio pela paz (1962). Nos últimos anos, Pauling devotou seu imenso intelecto e energia ao estudo de várias doenças e suas curas. Tornou-se convicto de que a vitamina C, ou ácido ascórbico, era uma panaceia. Seus inúmeros livros e artigos sobre o tema impulsionaram a popularidade das terapias alternativas e especialmente o amplo uso da vitamina C na manutenção preventiva da saúde. Do seu trabalho se compreende a importância de se determinarem as concentrações de ácido ascórbico em todos os níveis em frutas, vegetais e preparações comerciais de vitaminas. As titulações redox com iodo são largamente utilizadas para determinar o ácido ascórbico. 20B-2 Tiossulfato de Sódio O íon tiossulfato (S_2O_3^2−) é um agente redutor moderadamente forte que tem sido amplamente utilizado na determinação de agentes oxidantes por meio de um procedimento indireto que envolve o iodo como intermediário. Na presença de iodo, o íon tiossulfato é quantitativamente oxidado para formar o íon tetrationato (S_4O_6^2−), de acordo com a seguinte semi-reação 2S_2O_3^2− ⇌ S_4O_6^2− + 2e− O procedimento empregado na determinação de agentes oxidantes envolve a adição de um excesso de iodeto de potássio a uma solução levemente ácida do analito. A redução do analito produz uma quantidade estequiometricamente equivalente de iodo. Então, o iodo liberado é titulado com uma solução padrão de tiossulfato de sódio, Na_2S_2O_3, um dos poucos agentes redutores que é estável perante a oxidação pelo ar. Um exemplo desse procedimento é a determinação de hipoclorito de sódio em alvejantes. As reações são OCl− + 2I− + 2H+ → Cl− + I_2 + H_2O (excesso de KI) I_2 + S_2O_3^2− → 2I− + S_4O_6^2− (20-1) ⟸ O tiossulfato de sódio é um dos poucos agentes redutores que não são oxidados pelo ar. Detecção de Pontos Finais em Titulações com Iodo/Tiossulfato Uma solução de I_2 de concentração cerca de 5 × 10^−6 mol L^−1 tem uma coloração detectável e corresponde a menos de uma gota de uma solução de iodo 0,05 mol L^−1 em 100 mL. Portanto, uma vez que a solução do analito seja incolor, o desaparecimento da cor do iodo pode servir como indicador em titulações com tiossulfato de sódio. Mais comumente, as titulações envolvendo o iodo são realizadas com uma suspensão de amido como indicador. A cor azul intensa que se desenvolve na presença de iodo é creditada à absorção do iodo pela cadeia helicoidal da β-amilose (ver Figura 20-2), um constituinte macromolecular da maioria dos amidos. A α-amilose, bastante similar, forma um aduto de cor vermelha com o iodo. Essa reação não é facilmente reversível e, assim, não é desejável. No amido solúvel, comercialmente disponível, a fração α é removida deixando-se principalmente a β-amilose; as soluções indicadoras são facilmente preparadas a partir desse produto. As suspensões aquosas de amido se decompõem em poucos dias, principalmente por causa da ação bacteriana. Os produtos de decomposição tendem a interferir nas propriedades do indicador da preparação e também podem ser oxidados pelo iodo. A velocidade de decomposição pode ser inibida pela preparação e estocagem do produto sob condições estéreis e pela adição de iodeto de mercúrio(II) ou clorofórmio como bactericidas. Talvez a alternativa mais simples seja preparar uma solução nova do indicador, o que requer apenas alguns poucos minutos, no dia em que ela será utilizada. 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. Quando essa mistura é acidificada com um ácido forte, a reação IO3- + 5I- + 6H+ ⇌ 3I2 + 2H2O Uma solução de tiossulfato de sódio foi padronizada por meio da dissolução de 0,1210 g de KIO3 (214,00 g mol−1) em água, da adição de um grande excesso de KI e da acidificação com HCl. O iodo liberado consumiu 41,64 mL da solução de tiossulfato para descolorir o complexo azul de amido-iodo. Calcule a concentração em mol por litro do Na2S2O3. IO3- + 5I- + 6H+ ⇌ 3I2 + 2H2O 1 mol KIO3 - 214 g x - 0,121 g x = 5,6 x 10^-4 mol KIO3 1 mol KIO3 - 3 I2 5,6 x 10^-4 - x x = 1,68 x 10^-3 mol I2 I2(aq) + 2 Na2S2O3(aq) ⇌ Na2S4O6(aq) + 2 NaI(aq) 1 mol I2 - 2 Na2S2O3 1,68 x 10^-3 - x x = 3,38 x 10^-3 mol Na2S2O3 3,38 x 10^-4 mol Na2S2O3 - 41,64 x - 1000 mL x = 0,082 M PREPARO E PADRONIZAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO DE TIOSSULFATO DE SÓDIO Objetivo: Preparar e padronizar uma solução de Na2S2O3 O íon tiossulfato (S2O32-) é um agente redutor moderadamente forte que tem sido amplamente utilizado na determinação de agentes oxidantes por meio de um procedimento indireto que envolve o iodo como intermediário. Na presença de iodo, o íon tiossulfato é quantitativamente oxidado para formar o íon tetrationato (S4O62-), de acordo com a seguinte reação: 2 S2O32- + I2 ⇌ S4O62- + 2 I- O tiossulfato de sódio (Na2S2O3.5H2O) é facilmente obtido com alto grau de pureza, mas há sempre dúvida quanto ao teor exato de água, não sendo adequado como padrão primário. Assim, uma solução de tiossulfato de sódio deve ser padronizada utilizando-se um padrão primário (iodato de potássio, dicromato de potássio, cobre e iodo) ou um padrão secundário (permanganato de potássio). A padronização da solução de tiossulfato com o iodato de potássio está baseada na seguinte reação: IO3- + 5 I- + 6 H+ ⇌ 3 I2 + 3 H2O A mistura de iodato e iodeto na solução neutra permanece incolor até a adição de um ácido. Na presença do ácido, imediatamente desenvolve-se uma coloração marrom-amarelada, típica da existência de iodo livre. O iodo liberado é titulado com tiossulfato, usando-se uma solução de amido como indicador, até o descoloramento da cor azul da solução. 11.2. Fundamento teórico A água sanitária é uma solução alvejante e desinfetante que possui até 5% de hipoclorito de sódio (m/m) como agente oxidante. A determinação do teor de hipoclorito baseia-se na seguinte reação: ClO⁻(aq) + 2I⁻(aq) + 2H⁺(aq) → I₂(aq) + Cl⁻(aq) + H₂O(l) O iodo liberado é titulado com a solução de tiossulfato em presença de amido na qualidade de indicador, segundo as reações: I₂(aq) + I⁻(aq) ↔ I₃⁻(aq) K ~ 700 I₃⁻(aq) + 2S₂O₃²⁻(aq) → S₄O₆²⁻(aq) + 3I⁻(aq) O indicador mais empregado nos métodos iodométricos e iodimétricos é a suspensão de amido. Uma suspensão de amido quando adicionada a uma solução que contenha traços de íons triiodeto, produz intensa coloração azul devido a adsorção do triiodeto pelas macromoléculas coloidais do amido. 10.3.2. Procedimento A) Preparo de 500 mL de solução de tiossulfato de sódio 0,1 mol L⁻¹ a partir do sal hidratado (Na₂S₂O₃.5H₂O) B) Preparo de 500 mL de solução de iodato de potássio 0,01 mol L⁻¹ Pesar a massa do iodato de potássio puro e seco (120° por 1-2 h) em um béquer de 50 mL (anotar a massa), dissolver em água destilada fervida e fria e completar o volume do balão volumétrico. Transferir a solução para um frasco etiquetado. KIO₃ Padrão primário (201) Aula 6b - Determinação de cloro ativo em alvejante (QUI208 e QUI055) - YouTube Após análise em triplicata, a média de volume gasto foi de 5.9 mL de titulante Sabendo que: S₂O₃²⁻ ------------- I₂ 5,9 x 10⁻⁴ ------------- x x = 2,95 x 10⁻⁴ mol I₂ Sabendo que: ClO⁻ + 2 I⁻ + 2 H⁺ ------------> I₂ + Cl⁻ + H₂O 1 -------------- 1 2,95 x 10⁻⁴ mol de NaClO ------------- 1 mol NaClO x ------------- 100 mL x = 0,0295 mol de NaClO 1 mol NaClO = 74,5 g 0,0295 ------------ x x = 2,2 g a cada 100 mL d= 1,11g/cm3 d= m/v 1,11= 2,2/v v= 1,97 ml / 100ml ou 1,97%