Roteiros experimentais da disciplina
Eletroanalítica e Técnicas de Separação 2019
Lista de materiais para as práticas
A turma será dividida em 4 grupos. Não há necessidade de separar por grupo. Para todas as práticas deverão ser reservados os seguintes materiais (total):
- 8 bequeres de 100 mL - 8 bequeres de 50 mL
- 8 bequeres de 20 mL (o volume aproximado)
- 4 jogos de pipetadores automáticos, P1000, P200, P20 e ponteiras - 4 pipetas volumétricas de 5 mL - 4 pipetas volumétricas de 10 mL - 2 balões volumétricos de 250 mL - 2 balões volumétricos de 100 mL - 4 balões volumétricos de 50 mL - 4 balões volumétricos de 25 mL - 4 agitadores magnéticos
- 4 suportes universais com mufas e garras - água desionizada
13.06 – Potenciometria e eletrogravimetria
- 4 multímetros - 2 fontes ajustáveis - 100 mL de solução HNO3 1:1 - Acetona- Sulfato de cobre (sal)
- Sulfato ou cloreto de zinco (sal) - Sulfato ou cloreto ferroso (sal) - Sulfato ou cloreto férrico (sal) - H2 SO4 concentrado
- HNO3Concentrado - Uréia (sal)
- KCl seco (sal, em estufa a 105 ºC até peso constante) - KIO3 seco (sal, em estufa a 120 ºC até peso constante) - NaCl seco (sal, em estufa a 105 ºC até peso constante) - 0,5 litro de solução de Iodo 0,05 mol L-1
- 0,5 litro de solução de tiossulfato de sódio 0,1 mol L-1 - 0,5 litro de solução AgNO3 0,1 mol L-1
- 50 mL de solução indicadora de amido
Obs.: Proteger as soluções de iodo e nitrato de prata da luz. A solução de iodo é preparada de forma mais fácil se misturando o KI com I2 a seco e dissolvendo inicialmente com pouca quantidade de água. À solução de tiossulfato de sódio aconselha-se adicionar uma ponta de espátula de carbonato de sódio para alcalinizar ligeiramente a solução e evitar a precipitação de enxofre elementar.
27.06 – Condutometria
- 4 condutivímetros (verificar se é possível usar o uso dos equipamentos com eletrodos menores);
8 béqueres de 250 mL, 4 de forma alta e 4 de forma baixa - 4 multímetros
- 2 pHmetros + soluções para calibração (os alunos vão calibrar os pHmetros) - NaCl seco (sal, em estufa a 105 ºC até peso constante) (usar da aula anterior) - Biftalato de potássio seco (sal, em estufa a 110ºC até peso constante)
- 0,5 litro de solução AgNO3 0,1 mol L-1 (usar da aula anterior) - 0,5 litro de NaOH
- Ácido acético glacial - Ácido Clorídrico PA
- amostras: solução salina farmacêutica e vinagre
- Solução de Karl Fisher - Metanol
- Álcool 95%
- 0,1 litro de solução saturada de Iodo (apenas iodo ressublimado, sem iodeto!) - 4 multímetros
- 2 fontes ajustáveis
- 0,5 litro de solução de tiossulfato de sódio 0,1 mol L-1 (usar da aula anterior) - 0,5 litro de solução AgNO3 0,1 mol L-1 (usar da aula anterior)
- 50 mL de solução indicadora de amido (usar da aula anterior)
- 0,5 litro de tampão acetato (ác. acético/acetato de sódio) pH 4,75, 0,1 Mol L-1 - Iodeto de potássio (sal)
- 0,5 litro de solução Na2SO4 0,5 M
- Sistema de filtração simples (argola, funil e gaze) - Amostra: laranja, tangerina e limão
13/06 - Potenciometria e eletrogravimetria
Potenciometria
Esta prática tem como objetivo a familiarização dos alunos com células galvânicas e eletrolíticas. São sugeridas as seguintes atividades:
- Verificar a resposta elétrica de um metal imerso em uma solução de seus respectivos cátions (eletrodos metálicos). Temos os seguintes metais disponíveis: cobre, zinco e prata. Serão fornecidos sais desses metais.
- Verificar a resposta elétrica de um eletrodo metálico inerte (platina) em função da concentração de um par redox. A sugestão é de se verificar a proporção de Fe3+e Fe2+. - Fabricar e verificar a aplicação de pontes salinas. Teremos à disposição mangueiras, ágar, KCl e KNO3.
- Fabricar e utilizar um eletrodo de referência de prata/cloreto de prata.
- Determinação de Cl- através de potenciometria direta e por titulação. Serão fornecidos NaCl anidro e solução de AgNO3.
- Determinação de vitamina C por titulação iodometrica. Serão fornecidas soluções de I3 e Na2S2O3 e KIO3 (sal anidro para a padronização da solução de Na2S2O3).
As medidas serão ser realizadas com multímetros, fornecidos.
Faz parte da atividade o estudo prévio e planejamento do roteiro experimental a ser seguido
Eletrogravimetria
A eletrogravimetria é uma técnica analítica baseada na determinação da massa de um composto, ou elemento, a ser analisado, depositado eletroliticamente sobre um eletrodo que é posteriormente seco e pesado para a determinação da massa eletrodepositada.
Materiais e Reagentes • Solução HNO3 1:1 • Álcool etílico ou acetona • Solução de íons de cobre • 2 béqueres
• Agitador magnético
• Eletrodos de platina ou tela de aço inox e placa de alumínio • Fonte de corrente contínua
• H2 SO4 concentrado • HNO3Concentrado • Ureia • Água destilada Procedimento Experimental Limpeza do cátodo
• Mergulhar o eletrodo numa solução aquosa de HNO3 1:1;
• Deixar em repouso por 5 minutos e enxaguar com água destilada, em seguida enxaguar com álcool ou acetona;
• Deixar secando na estufa (80°C) por 5 minutos; • Pesar em balança analítica.
Eletrólise
• Medir na proveta cerca de 10mL de uma solução de íons de cobre; • Transferir para um béquer;
• Adicionar água destilada suficiente para cobrir 80% do eletrodo; • Levar para capela;
• Adicionar 2mL de H2 SO4 concentrado; • Adicionar 1mL de HNO3 concentrado; • Adicionar 2 pontas de espátula de Ureia; • Colocar a barra magnética (peixinho); • Montar o sistema conforme imagem abaixo; • Mergulhar os eletrodos;
Figura 1.
Montagem experimental para determinação eletrogravimétrica
• Ligar o agitador;
• Ajustar a tensão para que fique entre 2 e 3 V;
• Com o tempo, a coloração azulada da solução desaparece;
• Adicionar água destilada e prosseguir com o procedimento por mais alguns minutos, verificando se continua a ocorrer a deposição de cobre no eletrodo; • Lavar o eletrodo com água destilada e depois com álcool ou acetona;
• Secar em estufa por 3 minutos; • Deixar esfriar e pesar.
27/06 Condutometria
A condução da eletricidade através das soluções iônicas se dá pela migração de íons quando se aplica um campo elétrico. A condutância de uma solução iônica depende
do número de íons presentes, das cargas e das mobilidades desses íons, conforme a tabela 1.
Tabela 1. Valores de mobilidade iônica
Nesta prática será possível tomar contato com a técnica de condutometria, através da realização de titulações condutométricas. São duas as práticas propostas: a determinação condutométrica de NaCl em uma solução salina de grau farmacêutico e a pesquisa de adulteração de vinagre com ácido clorídrico.
Antes do laboratório:
1) planejar a fraude – a ideia de adulterar o vinagre é baratear o custo do produto com a fraude. Calcular a concentração da solução de HCl para se diluir o vinagre 1:1, mantendo-se o mesmo título;
2) Traçar as curvas de titulação teóricas, avaliando a contribuição individual de cada íon para a condutividade da solução (para as duas titulações);
3) Planejar experimentos para verificar a melhor estratégia, ou seja: é melhor titular a) soluções concentradas com soluções concentradas, b) soluções concentradas com soluções diluídas, c) soluções diluídas com soluções concentradas ou d)
soluções diluídas com soluções diluídas? Levar em consideração a variação do volume no béquer de titulação.
No laboratório:
1) Fraudar o vinagre
2) Padronizar o NaOH com o biftalato de sódio 3) Padronizar o HCl com o NaOH
4) Determinar o vinagre sem adulteração e com adulteração 5) Padronizar o nitrato de prata com NaCl seco
6) Determinar a quantidade de NaCl na solução amostra
7) Realizar as medidas potenciométricas de forma simultânea para comparar as duas técnicas.
Após o laboratório:
1) Traças as curvas de titulação 2) Calcular os resultados
04/07 Coulometria, biamperometria e Karl Fischer
Coulometria
Este experimento projeta a familiarização com Leis de Faraday, quantidade de eletricidade, eficiência de corrente de 100% para uma reação eletródica, método adequado para localização do ponto final em titulação coulométrica, padronização da corrente, aparelhagem de coulometria clássica.
Determinação de ácido ascórbico: Adicione à célula coulométrica 70 mL de solução
tampão HAc/Ac 0,1 M contendo 2 g de KI e 1 mL de solução de amido. Conecte os eletrodos aos pólos adequados da fonte de corrente constante, adicionando solução de Na2SO4 0,5 M ao cilindro protetor. Adicione com uma micropipeta 0,100 ml de solução padronizada (0,10 M) de ácido ascórbico à célula coulométrica. Proceda à eletrólise, usando a corrente de 10 mA, até aparecimento de coloração levemente azul. Adicione nova amostra de ácido ascórbico e repita a operação por mais duas vezes. Com os dados obtidos determine a concentração do ácido ascórbico e compare com o valor pré-estabelecido.
Determinação de ácido ascórbico em suco de fruta: Utilizando o método do item
anterior, determine a concentração de ácido ascórbico presente em suco de fruta natural. Pipete 5,0 ml do suco filtrado à célula coulométrica, adicione os reagentes necessários para a titulação com I2 e proceda à eletrólise. Repita o procedimento 6x para obter o valor médio acompanhado da respectiva estimativa de desvio padrão.
Tarefas:
1 - Calcule a concentração (em mol/L) de ácido ascórbico contido no suco de fruta. Obs.: pesquise a quantidade esperada (descrito em literatura)
2 - Calcule o volume de suco necessário para obter 1 g de ácido ascórbico.
3 - Discuta eventuais problemas associados à aplicação da mesma metodologia para a determinação de ácido ascórbico em outros tipos de amostras.
Biamperometria e Karl-Fisher
Titulação de iodo com tiossulfato
Adicionar à célula de titulação 25,0 mL de solução saturada de iodo e adaptar adequadamente os eletrodos de platina na célula de titulação, mergulhando-os na solução a ser titulada. Ajustar a diferença de potencial entre os eletrodos de platina para 100 mV e medir a corrente elétrica no início do experimento e após cada nova adição de 0,25 mL do titulante (solução tiossulfato de sódio 0,01 mol L-1), homogeneizando continuamente a solução com o auxílio de uma barrinha magnética. Com os dados obtidos, construir o gráfico relacionando a corrente medida como função do volume adicionado da solução de tiossulfato. Determinar a solubilidade do I2 em água em mol L-1 e g L-1.
Determinação do teor de água em etanol combustível por titulação com Karl Fischer
Calibração do sistema: deve-se preencher a célula com metanol até o
recobrimento dos eletrodos de platina. Após o condicionamento do sistema, adicionar alíquota de 10 μL de água deionizada e anotar o volume gasto de reagente. Repetir o procedimento mais duas vezes (para as repetições não é necessário esvaziar e preencher a célula com metanol). Calcular a média e o desvio-padrão dos volumes gastos.
Determinação do teor de água em etanol combustível: adicionar à célula 100 μL
de amostra e proceder da mesma forma anterior. Repetir o experimento por mais duas vezes. Calcular a média e o desvio-padrão dos volumes gastos e determinar a quantidade de água na amostra em % (v/v).
Próximas práticas:
11.07 – Voltametria e amperometria
18.07 – Aula teórica – não haverá laboratório 25.07 – Cromatografia líquida
01.08 – Eletroforese capilar 15.08 – Projeto
