SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO............................. INTRODUÇÃO.................................................... .............................................. ................................................. ................................2 ......2 2. OBJETIVOS..................... OBJETIVOS............................................. ............................................... ................................................................... ............................................ 2 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...................... BIBLIOGRÁFICA.............................................. .............................................................3 .....................................3 3.1. Gravimetria de Precipitação.............................. Precipitação..................................................... .............................................. ...............................3 ........3 3.2. Etapas de uma análise gravimétrica....................................... gravimétrica........................................................................3 .................................3 3.3. Prós e Contras da Gravimetria por Precipitação.....................................................4 Precipitação.....................................................4 3.4. eagentes Precipitantes.............................. Precipitantes..................................................... .................................................... ..................................... ........!! 3.!. Propriedades de Precipitados............................ Precipitados................................................... ...................................................... ..............................."" 3.!.1. #aman$o de Part%cula e &iltração de Precipitados......................................................." 3.!.1.1. &atores 'ue (eterminam o #aman$o #aman$o das Part%culas de Precipitados........................) Precipitados.......... ..............) 3.!.1.2. *upersaturação elativa...........................................................................................) 3.!.1.3. Precipitados Cristalinos...........................................................................................+
3.". Contaminação dos Precipitados............................ Precipitados................................................... .................................................. ...........................++ 3.".1. Co,precipitação..........................................................................................................+ 3.".2. Pós,precipitação.........................................................................................................3.".3. eprecipitação............................................................................................................-
3.). &ator Gravimétrico............................... Gravimétrico...................................................... .............................................. ..........................................1 ...................1 3.+. Cálculo na /nálise Gravimétrica........................................ Gravimétrica.......................................................................... ..................................1 1 4. METODOLOGIA...................... METODOLOGIA............................................. .............................................. .............................................. ..................................13 ...........13 4.1. 0ateriais e eagentes.............................................. eagentes..................................................................... ....................................... ......................13 ......13 4.2. Procedimento Eperimental............................. Eperimental.................................................... .....................................................13 ..............................13 4.2.1. Preparo do cadin$o de porcelana..............................................................................13 4.2.2. Preparo da solução da amostra..................................................................................13 4.2.3. Precipitação..............................................................................................................14 4.2.4. (igestão....................................................................................................................14 4.2.!. &iltração e avagem.................................................................................................14 4.2.". Calcinação do precipitado.........................................................................................14
5. RESULT RESULTADOS E DISCUSSÕES............................. DISCUSSÕES.................................................... ................................................ .........................15 15 !.1. Preparo do cadin$o de porcelana......................................... porcelana..........................................................................1! .................................1! !.4. (igestão &iltração avagem Calcinação do precipitado e Pesagem.................1" !.!. Cálculos.............................. Cálculos..................................................... .............................................. .............................................. .................................... .............1" 1" 6. CONCLUSÃO................................. CONCLUSÃO........................................................ .............................................. .............................................. .............................18 ......18 REFERNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................... BIBLIOGRÁFICAS.............................................. ....................................... .......................... ..........18 18
2
1. INTRODUÇÃO / análise gravimétrica ou gravimetria é um método anal%tico 'uantitativo cuo processo envolve a separação e pesagem de um elemento ou um composto do elemento na 5orma mais pura poss%vel. / gravimetria englo6a uma variedade de técnicas onde a maioria envolve a trans5ormação do elemento ou composto a ser determinado num composto puro e estável e de este'uiometria de5inida cua massa e utili7ada para determinar a 'uantidade do analito original 89/CC/: 1-+!; *<==G 2+>. =s métodos gravimétricos são 'uantitativos e se 6aseiam na determinação da massa de um composto puro ao 'ual o analito está 'uimicamente relacionado. Eistem tr?s principais métodos de análise gravimétrica a !"#$%&'("%# )*" )"'+%)%(#,-* na 'ual o composto analisado é separado de uma solução da amostra como um precipitado e é convertido a uma espécie de composição con$ecida e 'ue pode ser pesada; a !"#$%&'("%# '
$*/#(%/%0#,-* na 'ual o composto analisado é isolado dos outros constituintes da amostra pela conversão a um gás de composição 'u%mica con$ecida. = peso desse gás serve então como uma medida da concentração do composto. / '/'("*!"#$%&'("%# na 'ual o composto analisado é separado pela deposição em um eletrodo por meio do uso de uma corrente elétrica 8*<==G 2+>.
2. OBJETIVOS @tili7ar o método de análise gravimétrica por precipitação para a determinação do teor de sul5ato a partir de uma amostra de composição con$ecida.
3
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1. Gravimetria de Precipitação :a gravimetria por precipitação o constituinte a se determinar é isolado mediante adição de um reagente capa7 de ocasionar a 5ormação de um precipitado pouco solAvel. Então esse precipitado é 5iltrado lavado para a remoção de impure7as convertido a um produto de composição con$ecida por meio de um tratamento térmico ade'uado e pesado 8*<==G 2+>. Para o6ter 6ons resultados deve,se o6ter um precipitado Bpuro e 'ue possa ser recuperado com alta e5ici?ncia para isto algumas consideraçDes 'uanto as propriedades do precipitado o6tido devem ser o6servadas.
3.2. Etapas de uma análise gravimétrica 9asicamente o processo de análise gravimétrica pode ser reali7ado seguindo a seguintes etapas 89/CC/: 1-+!> F F F F F F F F F F
Pesagem da amostra; Preparação das soluçDes 8dos reagentes e da amostra>; Precipitação; *edimentação ou decantação; &iltração 8cadin$o 5iltrante ou papel de 5iltro>; avagem do precipitado; /'uecimento 8estu5a ou mu5la>; Es5riamento do precipitado; Pesagem do precipitado; Cálculos e nterpretação dos resultados.
4
3.3. Prós e Contras da Gravimetria por Precipitação =s métodos gravimétricos em virtude da nature7a das operaçDes 'ue eles envolvem são em geral de eecução la6oriosa e demorada. /lém disso a car?ncia de reagentes precipitantes 6astante seletivos 5a7 com 'ue 5re'uentemente a precipitação do constituinte deseado ten$a de ser precedida da separação prévia de su6stHncias inter5erentes. =s métodos gravimétricos são em muitos casos insu6stitu%veis 'uando se re'uer uma elevada eatidão. :ão é raro um n%vel de eatidão correspondente a um erro de 1I. / 5aia de aplica6ilidade da análise gravimétrica é limitada pela sensi6ilidade da 6alança anal%tica. / análise gravimétrica se aplica J determinação dos constituintes maiores ou moderados 81 a 1I>. / análise Gravimétrica envolve duas medidas de massa a pesagem da amostra tomada para análise e a pesagem de uma su6stHncia de composição con$ecida derivada do constituinte deseado. Para o devido 5im uma análise gravimétrica se torna viável 'uando é poss%vel associar aos compostos presentes em na amostra os seguintes re'uisitos 8> F F F F
eagente precipitante seletivo; Precipitado gravimétrico 'ue sea pouco solAvel; Precipitado 5acilmente separável da 5ase l%'uida; = precipitado deve ser ele próprio uma 5orma de pesagem ade'uada ou
F F F
então de 5ácil conversão em um composto de composição de5inida; Precipitado com composição per5eitamente de5inida; Precipitado não ser $igroscópica; Conversão do precipitado em 5orma de pesagem sea 5eita sem controle da
F
temperatura; Pe'uena 'uantidade do constituinte a determinar origine uma 'uantidade relativamente grande da 5orma de pesagem;
5
3.4. eagentes Precipitantes dealmente um agente precipitante gravimétrico deve reagir especi5icamente ou pelo menos seletivamente com o analito. =s reagentes espec%5icos 'ue são raros reagem apenas com uma Anica espécie 'u%mica. Ká os reagentes seletivos 'ue são mais comuns reagem com um nAmero limitado de espécies. /lém da especi5icidade e da seletividade o reagente precipitante ideal deve provocar uma reação com o analito para 5ormar um produto 'ue sea F F
&acilmente 5iltrado e lavado para remoção de contaminantes; (e solu6ilidade su5icientemente 6aia para 'ue não $aa perda signi5icativa
F F
do analito durante a 5iltração e a lavagem; :ão,reativo com os constituintes da atmos5era; (e composição 'u%mica con$ecida após sua secagem ou se necessário calcinação.
Poucos reagentes se $ouver algum produ7em precipitados 'ue apresentam todas AgN O 3
essas propriedades deseáveis. @m eemplo de um reagente seletivo é o Anicos %ons comuns 'ue ele precipita em meio ácido são
−¿
−¿
¿
¿
Cl
Br
−¿ ¿
I
−¿
e SCN ¿ .
Ká a dimetilglioima é um reagente precipitante espec%5ico 'ue precipita apenas soluçDes alcalinas 8*<==G 2+>.
. =s
2 +¿ ¿
¿
em
6
/ #a6ela 1 lista alguns agentes precipitantes inorgHnicos comuns. Esses reagentes tipicamente 5ormam sais pouco solAveis ou óidos $idratados com o analito. =6serva,se a partir das várias entradas para cada reagente poucos reagentes inorgHnicos são seletivos. T#'/# 1 L /gentes precipitantes inorgHnicos.
&onte *<==G 2+.
3.!. Propriedades de Precipitados 3.!.1. #aman$o de Part%cula e &iltração de Precipitados
=s precipitados constitu%dos por part%culas grandes são geralmente deseáveis nos procedimentos gravimétricos por'ue essas part%culas são 5áceis de 5iltrar e de lavar visando J remoção de impure7as. /lém disso os precipitados desse tipo são geralmente mais puros 'ue a'ueles 5ormados por part%culas pe'uenas.
7
3.!.1.1. &atores 'ue (eterminam o #aman$o das Part%culas de Precipitados = taman$o das part%culas de sólidos 5ormados por precipitação varia enormemente. Em um etremo estão as suspensDes coloidais cuas minAsculas part%culas são invis%veis a ol$o nu 8
−7
10
a
−4
10
cm de diHmetro>. /s part%culas coloidais não apresentam
tend?ncia de decantar a partir de soluçDes e não são 5acilmente 5iltradas. :o outro etremo estão as part%culas com as dimensDes da ordem de décimos de mil%metros ou maiores. / suspensão temporária dessas part%culas na 5ase l%'uida é c$amada suspensão cristalina. /s part%culas de uma suspensão cristalina tendem a decantar espontaneamente e são 5acilmente 5iltradas 8*<==G 2+>.
3.!.1.2. *upersaturação elativa = taman$o da part%cula do precipitado é in5luenciado por variáveis eperimentais como a solu6ilidade do precipitado a temperatura as concentraçDes dos reagentes e a velocidade com 'ue os reagentes são misturados. = e5eito l%'uido dessas variáveis pode ser estimado pelo menos 'ualitativamente considerando 'ue o taman$o da part%cula estea relacionado a uma Anica propriedade do sistema denominada supersaturação relativa em 'ue
supersaturação relativa =
Q− S S
81>
:essa e'uação Q é a concentração do soluto em 'ual'uer instante e
S a sua
solu6ilidade no e'uil%6rio. Geralmente as reaçDes de precipitação são lentas e mesmo 'uando um reagente precipitante é adicionado gota a gota a uma solução contendo um analito alguma supersaturação sempre ocorre. /s evid?ncias eperimentais indicam 'ue o taman$o das part%culas de um precipitado varia inversamente com a supersaturação relativa média durante o tempo em 'ue o reagente está sendo introdu7ido. /ssim 'uando
( Q− S ) / S é grande o
8
precipitado tende a ser coloidal; 'uando
( Q− S ) / S é pe'ueno a 5ormação de um sólido
cristalino é mais provável 8*<==G 2+>.
3.!.1.3. Precipitados Cristalinos
=s precipitados cristalinos geralmente são mais 5acilmente 5iltrados e puri5icados 'ue os colóides coagulados. /lém disso o taman$o de part%culas cristalinas individuais e portanto sua 5iltra6ilidade podem ser controlados em uma certa etensão. = taman$o da part%cula de um sólido cristalino muitas ve7es pode ser mel$orado signi5icativamente pela minimi7ação de Q ou maimi7ação de S ou am6os na E'uação 1. / minimi7ação de Q geralmente pode ser alcançada pelo uso de soluçDes dilu%das e adição lenta e so6
agitação do agente precipitante 8*<==G 2+>.
3.". Contaminação dos Precipitados Por contaminação entende,se o arrastamento de su6stHncias estran$as pelo precipitado 8&/:M/ 21>.
3.".1. Co,precipitação
/ co,precipitação é um 5enNmeno no 'ual os compostos solAveis são removidos de uma solução durante a 5ormação de um precipitado. O importante entender 'ue a contaminação de um precipitado por uma segunda su6stHncia cuo produto de solu6ilidade ten$a sido ecedido não se constitui em co,precipitação. Eistem 'uatro tipos de co,precipitação adsorção super5icial 5ormação de cristal misto oclusão e aprisionamento mecHnico. / adsorção super5icial e a 5ormação de cristal misto são processos 6aseados em e'uil%6rio en'uanto a oclusão e o aprisionamento mecHnico t?m origem na cinética de crescimento do cristal.
9
/s impure7as co,precipitadas podem provocar tanto erros negativos 'uanto positivos em uma análise. *e o contaminante não é o composto do %on 'ue está sendo determinado sempre resultará um erro positivo. /ssim um erro positivo é o6servado 'uando o cloreto de prata coloidal a6sorve o nitrato de prata durante a análise de cloreto. Em contraste 'uando o contaminante contém o %on 'ue está sendo determinado tanto os erros positivos 'uanto os negativos podem ser o6servados. Por eemplo na determinação de 6ário pela precipitação como sul5ato de 6ário ocorre a oclusão de outros sais de 6ário. *e o contaminante oclu%do 5or o nitrato de 6ário um erro positivo poderá ser o6servado por'ue esse composto tem massa molar maior 'ue a do sul5ato de 6ário 'ue deveria ser 5ormado se a co,precipitação não tivesse ocorrido. *e cloreto de 6ário 5or o contaminante o erro será negativo por'ue sua massa molar é menor 'ue a do sal sul5ato 8*<==G 2+>.
3.".2. Pós,precipitação Pós,precipitação consiste da contaminação na 'ual o contaminante se deposita so6re o precipitado 5ormado como 5ase pura esse tipo de contaminação aumenta com o tempo de digestão 8&/:M/ 21>. Eistem alguns procedimentos 'ue podem ser adotados para diminuir a contaminação dos precipitados como por eemplo F F
avagem do precipitado; =6tenção do precipitado em condiçDes de 6aia saturação 85avorece a
F
5ormação de cristais grandes>; Em certos casos digestão do precipitado.
3.".3. eprecipitação
@m importante meio de puri5icação dos precipitados. Consiste em dissolver o precipitado e repetir a precipitação. / reprecipitação é e5ica7 5ace a 'ual'uer tipo de contaminação 8&/:M/ 21>.
10
3.). &ator Gravimétrico = 5ator gravimétrico é representado pela ra7ão entre a massa atNmica ou massa molecular da su6stHncia procurada e a massa do sólido pesado 80/#=* 211>.
MM analito Fator de Conversão ( F ) = MM subs.pesada
=nde
MM
é a massa molecular ou massa atNmica. /lguns eemplos
evidenciados de como aplicar este 5ator são mostrados na #a6ela 2. T#'/# 2 L Eempli5icação da aplicação do 5ator de gravimetria.
S(+%# I$'(%!##
S(+%# '##
F#(*" ' C*$'"-*
BaSO 4
MM BaO / MM BaS O
Fe
Fe2 O3
MM Fe / MM Fe O
2−¿
BaSO 4
MM SO / MM BaS O
BaO
¿
SO4 P
4
2
3
2−¿ 4
4
¿
Mg2 P2 O 7
MM P / MM Mg P O 2
2
7
&onte 0/#=* 211.
3.+. Cálculo na /nálise Gravimétrica / análise gravimétrica envolve duas medidas de massa a pesagem da amostra tomada para análise e a pesagem de uma su6stHncia de composição 'u%mica de5inida derivada do constituinte deseado ou sea do analito. / porcentagem em peso de um constituinte ou analito na amostra é dada por
11
Porcentagemm / m ( )=
ma M
100
=nde ma
é a massa do analito;
M
é a massa da amostra.
Quando o constituinte não é pesado na 5orma 'u%mica em 'ue o resultado será epresso é necessário utili7ar o 5ator gravimétrico ou o 5ator de conversão para a 5orma 'u%mica deseada 80/#=* 211>.
3.-. (eterminação de *ul5ato
2−¿
= método 6aseia,se na precipitação dos %ons sul5ato 8 SO¿4 > com cloreto de 6ário 8 BaCl 2
> como mostrado na reação
2−¿ !BaSO 4(s ) " ¿
2 + ¿+ SO 4 ¿
Ba
*olu6ilidade 3 mg Ba SO 4 R1m # 2 O L 82" SC> = produto o6tido é secado a 11 SC e em seguida pesado calculando,se da% a concentração de sul5ato na amostra.
12
Tárias su6stHncias são co,precipitadas provocando erro na determinação de sul5ato. Por eemplo a co,precipitação de BaCl 2 condu7 a resultado mais alto 'ue o esperado Ba ( SO4 )2
en'uanto a coprecipitação de ocorre 'uando
Fe2 ( SO4 )
ou
leva a um resultado mais 6aio 8o mesmo 5ato
Fe ( # SO 4 )3
coprecipitam pois durante a calci5icação
veri5ica,se a volati7ação de # 2 S O4 >. :ão se pode empregar reprecipitaçDes sucessivas para a o6tenção de um precipitado mais puro de
Ba SO 4
por'ue não se tem um solvente ade'uado para dissolução desse
composto. / mel$or maneira de evitar a contaminação por coprecipitação é remover
a priori
as su6stHncias inter5erentes através de uma precipitação compleação ou 'ual'uer outra trans5ormação 'u%mica ade'uada. /ssim os %ons
3 +¿
Fe
¿
'ue são etensamente
coprecipitados geralmente como sul5ato 6ásico podem ser eliminados por meio de uma precipitação prévia na 5orma de
Fe ( O# )3
ou pela redução a
2 +¿
Fe
¿
'ue não causam
pro6lemas maiores. (e um modo geral adicionando,se a solução de sul5ato J solução de 6ário os erros devidos a coprecipitação de cátions diminuem mas os devidos Hnions aumentam 89/CC/: 1-+!>.
13
4. METODOLOGIA 4.1. 0ateriais e eagentes Quadro 1 L Quadro dos materiais e reagentes utili7ados no eperimento
MATERIAL NECESSÁRIO 9alança /nalitica Cadin$o; Provetas; 9alão volumétrico; 9écUer &unil; Papel de 5iltro; Estu5a (essecador 0u5la
7
REAGENTES *olução de BaCl 2 !I8mRT>;
7
$ 2 S O4
7
#Cl
7
AgN O3
;
; .
&onte Ela6orada pelos autores
4.2. Procedimento Eperimental 4.2.1. Preparo do cadin$o de porcelana
nicialmente levou,se o cadin$o limpo e seco a mu5la a'uecendo,o por 2 minutos ao retira,lo com au%lio da pinça o mesmo 5oi colocado no dessecador para es5riar completamente sendo posteriormente pesado. = procedimento 5oi 5eito mais uma ve7 a5im da esta6ili7ação do peso do cadin$o. Como a variação do peso entre a primeira e segunda pesagem 5oi muito pe'uena não 5oram necessárias mais repetiçDes.
4.2.2. Preparo da solução da amostra
14
@ma amostra de peso não identi5icado de
$ 2 S O4
5oi levado J estu5a para a
eliminação da umidade logo após 5oi pesado uma amostra de ! g. #rans5eriu,se a amostra para um 6écUer dissolvendo com água destilada até o volume de 1! m. &oi adicionado 2 m de #Cl concentrado J solução sendo logo após colocado para es'uentar até a temperatura de +- SC. Para a preparação de uma solução de 1 m de
BaCl 2
com !I em massa
pesou,se !+" g do sal e diluiu,se com água destilada até o volume re'uerido.
4.2.3. Precipitação
Preenc$eu,se a 6ureta com a solução preparada de 9aCl2 . /dicionou,se o agitador magnético á solução de <2*=4 e iniciou,se a titulação até a 5ormação do precipitado.
4.2.4. (igestão
Colocou,se a solução de <2*=4 titulada co6erta com um vidro relógio para es5riar em um 6alde com água.
4.2.!. &iltração e avagem
#rans5eriu,se a solução so6renadante para o 5iltro ligou,se a 6om6a a vácuo e reali7ou,se varias lavagens do 6écUer com água destilada 'uente. etirou,se uma pe'uena al%'uota do 5iltrado e com o auilio do nitrato de prata veri5icou,se a presença de cloretos.
15
4.2.". Calcinação do precipitado
(o6rou,se o papel de 5iltro retendo o precipitado trans5eriu,se o mesmo para o cadin$o preparado anteriormente e levou,se o mesmo a mu5la J temperatura de +VC por duas $oras. /pós o tempo necessário retirou,se o cadin$o da mu5la e trans5eriu,o para o dessecador até o dia seguinte 'uando 5oi pesado.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES !.1. Preparo do cadin$o de porcelana /pós a preparação do cadin$o reali7ou,se a primeira pesagem. Peso do cadin$o W 2-44 g epete,se os procedimentos de preparação e em seguida reali7a,se outra pesagem. Peso do cadin$o W 2-43 g Peso do cadin$o constante P1 W 2-44 g.
!.2. Preparo da solução da amostra
:o preparo da solução usou,se ! g eatamente dilui em água e após adicionou,se o reagente neste caso o ácido clor%drico concentrado 812molR> é necessário 'ue o ácido clor%drico sea concentrado para 'ue ocorra a reação.
16
5.3. Precipitação
Para preparar solução de cloreto de bário a 5% de 100 mL a parti do cloreto de bário hidratado, MM BaCl −−−−−−5 gde BaCl 2 2
MM BaCl . # O−−−−−− % g de Ba Cl 2 . # 2 O 2
2
MM BaCl .# O 5 % = MM BaCl 2
2
2
MM BaCl =208,3 g / mol 2
;
MM BaCl . # O=244,3 g / mol 2
2
.
Portanto, % =5,864 gdeBaCl 2 . # 2 O
#itulou,se a solução de $ 2 S O4 'uente 8-SC> com solução de cloreto de 6ário sendo utili7ado 11!m para 'ue ocorresse a precipitação completa.
!.4. (igestão &iltração avagem Calcinação do precipitado e Pesagem (epois de reali7ar o processo de 5iltragem lavagem 5eito o teste de presença de cloretos com nitrato de prata veri5icado 'ue a solução não estava turva portanto não tin$a cloretos. Calcinou,se precipitado pesou,se o conunto cadin$o e massa do precipitado P2
W 2---g
17
!.!. Cálculos
ogo para determinar,se o teor de necessários os seguintes dados á o6tidos Pa
W ! g;
P1
W 2-44 g;
P2
W 2--- g.
Peso do precipitado dado por P3= P2− P1
P3=0,4609 g
#eor de sul5ato dado pela epressão P 3
2−¿=
P a
& 100
¿
SO4
Onde, MM SO
&
!ator "ra#imtrico,
2−¿ 4
MM BaSO
4
& =¿ 2−¿
SO 4 =96 g ; MM ¿
MM BaSO =233,3 g 4
.
S
2−¿ ¿
SO3
2−¿
e
¿
SO4
na amostra são
18
& =0,411
2−¿=37,93 ¿
SO 4
19
6. CONCLUSÃO / determinação do teor de sul5ato numa amostra a partir de uma análise gravimétrica o o6etivo deste eperimento 5oi alcançado satis5atoriamente. Em suma concluiu,se 'ue a gravimetria de precipitação uma análise 'uantitativa simples por mais onerosa 'ue sea esta prática em relação ao tempo $á um ponto 5avorável pois a análise promove uma grande precisão além de um menor custo.
REFERNCIAS BIBLIOGRÁFICAS •
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