Titulação potenciométrica de uma solução de glicina.pdf

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Titulação potenciométrica de uma solução de

glicina. Identificação dos valores de pK

a

por

blocagem do grupo amino

TRABALHO PRÁTICO 3

26 de abril de 2013 26 de abril de 2013

Henrique Silva Fernandes Henrique Silva Fernandes João Manuel Rodrigues João Manuel Rodrigues Ricardo Jorge Almeida Ricardo Jorge Almeida

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Objectivo

Com este trabalho pretende-se determinar experimentalmente os valores de Com este trabalho pretende-se determinar experimentalmente os valores de pK

pKaa para o catião glicínio, recorrendo a uma titulação potenciométrica compara o catião glicínio, recorrendo a uma titulação potenciométrica com

uma solução aquosa de NaOH e outra de HCl. uma solução aquosa de NaOH e outra de HCl.

Dados

  == 00,,11151115 molmol dmdm!! ! !  _!"#$_!"#$ çã çã!!!"!"!"#$#%&!"#$#%& == 2525,,0000cmcm!! ! !

Resultados

Titulação volumétrica da solução aquosa de NaOH

Procedeu-se à padronização da solução aquosa de NaOH por titulação Procedeu-se à padronização da solução aquosa de NaOH por titulação volumétrica com uma solução padrão de HCl (

volumétrica com uma solução padrão de HCl (  == 00,,11151115 molmol dmdm!!

! !

), os ), os resultados obtidos encontram-se organizados na Tabela 1.

resultados obtidos encontram-se organizados na Tabela 1.

Tabela 1

— Resultados respeitantes à titulação volumétrica da solução aquosa— Resultados respeitantes à titulação volumétrica da solução aquosa de NaOH

de NaOH

V

V HClHCl/cm/cm33 |HCl| /mol dm|HCl| /mol dm-3-3 V V eq.eq.(1)/cm(1)/cm33 V V eq.eq.(2)(2)/cm/cm33 V V eq.eq.

(médio) (médio)/cm/cm33 15,00±0,03 0,1115

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Titulação potenciométrica da solução aquosa de glicina

Procedeu-se à titulação potenciométrica de uma solução aquosa de glicina Procedeu-se à titulação potenciométrica de uma solução aquosa de glicina com uma solução aquosa de NaOH de concentração 0,1033 mol dm

com uma solução aquosa de NaOH de concentração 0,1033 mol dm-3-3. . OsOs resultados encontram-se organizados na Tabela 2. Foi titulado um volume de resultados encontram-se organizados na Tabela 2. Foi titulado um volume de 25,00 cm

25,00 cm33 da solução aquosa de glicina.da solução aquosa de glicina.

Tabela 2

— Resultados experimentais respeitantes à titulação potenciométrica— Resultados experimentais respeitantes à titulação potenciométrica da solução de glicina com uma

da solução de glicina com uma solução de NaOH.solução de NaOH. V VNaOHNaOH/cm/cm33 ppHH 0 0,,0000 66,,7744 0 0,,1111 77,,8800 0 0,,0099 77,,9988 0 0,,1111 88,,2222 0 0,,0099 88,,4422 0 0,,1122 88,,5533 0 0,,0088 88,,6622 0 0,,1100 88,,6688 0 0,,1133 88,,7788 0 0,,0077 88,,8800 0 0,,2211 88,,9922 0 0,,0099 88,,9944 0 0,,1111 88,,9988 0 0,,0088 99,,0011 0 0,,2211 99,,0099 0 0,,2211 99,,1155 0 0,,1199 99,,2200 0 0,,2200 99,,2244 0 0,,2200 99,,2299 0 0,,2200 99,,3344 0 0,,1188 99,,3377 0 0,,2211 99,,4411 0 0,,1199 99,,4444 0 0,,2200 99,,4499 0 0,,1100 99,,5500 0 0,,1122 99,,5522 0 0,,1111 99,,5544 0 0,,1111 99,,5566 0 0,,1100 99,,5577 0 0,,1177 99,,6600 0 0,,1100 99,,6611 V VNaOHNaOH/cm/cm33 ppHH 0 0,,2211 99,,6655 0 0,,1199 99,,6688 0 0,,2200 99,,7700 0 0,,2200 99,,7744 0 0,,2266 99,,7777 0 0,,1177 99,,7799 0 0,,2288 99,,8844 0 0,,3311 99,,8888 0 0,,2277 99,,9922 0 0,,3300 99,,9955 0 0,,2299 99,,9999 0 0,,3300 1100,,0044 0 0,,2200 1100,,0066 0 0,,2244 1100,,1100 0 0,,1188 1100,,1122 0 0,,3322 1100,,1188 0 0,,2299 1100,,2211 0 0,,2211 1100,,2255 0 0,,1199 1100,,2288 0 0,,3311 1100,,3333 0 0,,1188 1100,,3366 0 0,,2233 1100,,4400 0 0,,1188 1100,,4433 0 0,,1199 1100,,4466 0 0,,2211 1100,,5500 0 0,,4400 1100,,5599 0 0,,4400 1100,,6688 0 0,,2200 1100,,7744 0 0,,0099 1100,,7755 0 0,,2211 1100,,8811 0 0,,1199 1100,,8877 V VNaOHNaOH/cm/cm33 ppHH 0 0,,1122 1100,,9900 0 0,,1177 1100,,9944 0 0,,1111 1100,,9977 0 0,,1122 1111,,0033 0 0,,1177 1111,,1100 0 0,,1100 1111,,1111 0 0,,1111 1111,,1177 0 0,,1100 1111,,2222 0 0,,1144 1111,,2277 0 0,,2266 1111,,3366 0 0,,1199 1111,,4433 0 0,,1155 1111,,4499 0 0,,2266 1111,,5566 0 0,,1199 1111,,6611 0 0,,2200 1111,,6655 0 0,,2211 1111,,7711 0 0,,2233 1111,,7766 0 0,,1177 1111,,8800 0 0,,2200 1111,,8833 0 0,,3311 1111,,8888 0 0,,2288 1111,,9911 0 0,,3322 1111,,9966 0 0,,3311 1111,,9999 0 0,,4488 1122,,0033 0 0,,5500 1122,,0088

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Posteriormente procedeu-se ao mesmo tipo de ensaio, no entanto utilizou-se Posteriormente procedeu-se ao mesmo tipo de ensaio, no entanto utilizou-se uma solução aquosa de HCl como titulante. Os resultados experimentais uma solução aquosa de HCl como titulante. Os resultados experimentais obtidos para a titulação potenciométrica em causa, encontram-se organizados obtidos para a titulação potenciométrica em causa, encontram-se organizados na tabela 3.

na tabela 3.

Tabela 3

— Resultados experimentais respeitantes à titulação potenciométrica— Resultados experimentais respeitantes à titulação potenciométrica da solução de glicina com uma

da solução de glicina com uma solução de HCl.solução de HCl. V VHClHCl/cm/cm33 ppHH 0 0,,0000 66,,7788 0 0,,3366 33,,9944 0 0,,1199 33,,7722 0 0,,2200 33,,5566 0 0,,2211 33,,4444 0 0,,2233 33,,3344 0 0,,2222 33,,2277 0 0,,1144 33,,2211 0 0,,3366 33,,1122 0 0,,2200 33,,0066 0 0,,2233 33,,0000 0 0,,1177 22,,9977 0 0,,2266 22,,9922 0 0,,2200 22,,8899 0 0,,1177 22,,8855 0 0,,1199 22,,8811 0 0,,2211 22,,7788 0 0,,2288 22,,7744 0 0,,1188 22,,7711 0 0,,2222 22,,6677 0 0,,3333 22,,6633 V VHClHCl/cm/cm33 ppHH 0 0,,2288 22,,5599 0 0,,2222 22,,5566 0 0,,2266 22,,5533 0 0,,2255 22,,5500 0 0,,2255 22,,4488 0 0,,4400 22,,4433 0 0,,2233 22,,3399 0 0,,4499 22,,3355 0 0,,3388 22,,3322 0 0,,3311 22,,2288 0 0,,2222 22,,2277 0 0,,2266 22,,2244 0 0,,3333 22,,2211 0 0,,2288 22,,1188 0 0,,2266 22,,1166 0 0,,2255 22,,1144 0 0,,3311 22,,1122 0 0,,3300 22,,0099 0 0,,3388 22,,0066 0 0,,2233 22,,0044 0 0,,2266 22,,0033 V VHClHCl/cm/cm33 ppHH 0 0,,4433 22,,0000 0 0,,4499 11,,9977 0 0,,3311 11,,9944 0 0,,5500 11,,9911 0 0,,2277 11,,9900 0 0,,3333 11,,8888 0 0,,3377 11,,8855 0 0,,3388 11,,8844 0 0,,3300 11,,8822 0 0,,3355 11,,8811 0 0,,3355 11,,7799 0 0,,6633 11,,7766 0 0,,4433 11,,7744 0 0,,4499 11,,7722 0 0,,7788 11,,6699 0 0,,6611 11,,6677 0 0,,5544 11,,6655 0 0,,4499 11,,6644

Por fim procedeu-se à blocagem do grupo amino da glicina com aldeído Por fim procedeu-se à blocagem do grupo amino da glicina com aldeído fórmico e repetiu-se a titulação potenciométrica com a solução aquosa de fórmico e repetiu-se a titulação potenciométrica com a solução aquosa de NaOH, os resultados experimentais respeitantes a este ensaio encontram-se NaOH, os resultados experimentais respeitantes a este ensaio encontram-se organizados na Tabela 4. A blocagem do grupo amino foi conseguida por organizados na Tabela 4. A blocagem do grupo amino foi conseguida por adição de um volume aproximado de 1 cm

adição de um volume aproximado de 1 cm33 de uma solução de aldeído fórmicode uma solução de aldeído fórmico a 40%, previamente neutralizado com uma solução de NaOH, a 25,00 cm a 40%, previamente neutralizado com uma solução de NaOH, a 25,00 cm33 dada solução aquosa de glicina.

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Tabela 4

— Resultados experimentais respeitantes à titulação potenciométrica— Resultados experimentais respeitantes à titulação potenciométrica da solução de glicina com o grupo amino bloqueado por prévia adição de da solução de glicina com o grupo amino bloqueado por prévia adição de aldeído fórmico, com uma solução de NaOH.

aldeído fórmico, com uma solução de NaOH. V VNaOHNaOH/cm/cm33 ppHH 0 0,,0000 55,,5544 0 0,,2200 55,,6699 0 0,,2299 55,,8877 0 0,,1144 55,,9944 0 0,,1188 66,,0022 0 0,,1188 66,,0077 0 0,,2222 66,,1133 0 0,,1199 66,,1188 0 0,,2299 66,,2255 0 0,,2200 66,,3300 0 0,,2222 66,,3355 0 0,,1155 66,,3388 0 0,,2244 66,,4433 0 0,,1199 66,,4477 0 0,,3300 66,,5511 0 0,,1133 66,,5577 0 0,,1188 66,,6600 0 0,,2200 66,,6633 0 0,,3300 66,,7700 0 0,,3300 66,,7766 0 0,,2200 66,,8800 0 0,,2233 66,,8866 0 0,,2244 66,,9900 0 0,,3344 66,,9988 0 0,,2211 77,,0022 V VNaOHNaOH/cm/cm33 ppHH 0 0,,4488 77,,1122 0 0,,4411 77,,2211 0 0,,2299 77,,3300 0 0,,4499 77,,3388 0 0,,3322 77,,4466 0 0,,4488 77,,5577 0 0,,2277 77,,6644 0 0,,2255 77,,7700 0 0,,3300 77,,7788 0 0,,2222 77,,8844 0 0,,3377 77,,9955 0 0,,2200 88,,0000 0 0,,4400 88,,1133 0 0,,4433 88,,3300 0 0,,4400 88,,4455 0 0,,1199 88,,5544 0 0,,1177 88,,6611 0 0,,2200 88,,7733 0 0,,2222 88,,9900 0 0,,2222 99,,0099 0 0,,1166 99,,2233 0 0,,1111 99,,3355 0 0,,1199 99,,7711 0 0,,1111 99,,8800 0 0,,1188 1100,,1166 V VNaOHNaOH/cm/cm33 ppHH 0 0,,1122 1100,,2299 0 0,,1111 1100,,4400 0 0,,1188 1100,,5577 0 0,,1111 1100,,6622 0 0,,1100 1100,,6688 0 0,,0099 1100,,7733 0 0,,2211 1100,,8844 0 0,,3388 1100,,9966 0 0,,1122 1100,,9999 0 0,,2200 1111,,0044 0 0,,3333 1111,,1133 0 0,,1177 1111,,1155 0 0,,4400 1111,,2222 0 0,,4411 1111,,2299 0 0,,4400 1111,,3344 0 0,,3333 1111,,3388 0 0,,3388 1111,,4422 0 0,,3366 1111,,4444 0 0,,2200 1111,,4466 0 0,,3388 1111,,5500 0 0,,5522 1111,,5533 0 0,,2244 1111,,5555 0 0,,3388 1111,,5577

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Tratamento de Resultados

Determinação da concentração da solução aquosa de

NaOH

A concentração da solução aquosa de NaOH é determinada com base na A concentração da solução aquosa de NaOH é determinada com base na equação 1 e nos valores sumariados na Tabela 1.

equação 1 e nos valores sumariados na Tabela 1.

  ₌₌ !"#!"# ..!!!"#!"# ! ! !" !"((!!éé!"#!"#)) (1) (1)   ₌₌ _,_, !!

Não foi calculado o erro associado à determinação da concentração da solução Não foi calculado o erro associado à determinação da concentração da solução aquosa de NaOH, por falta de informação relativa ao erro associado à aquosa de NaOH, por falta de informação relativa ao erro associado à concentração da solução aquosa de HCl utilizada.

concentração da solução aquosa de HCl utilizada.

Traçado gráfico das curvas potenciométricas e determinação dos

valores de pKa para o catião glicínio

Foram traçadas as curvas das titulações potenciométricas do pH em função da Foram traçadas as curvas das titulações potenciométricas do pH em função da quantidade química de H

quantidade química de H++ adicionada à solução de glicina (nadicionada à solução de glicina (nH+H+) e pH em) e pH em

função da quantidade química de OH

função da quantidade química de OH-- (n(nOH-OH-) adicionada à solução. As) adicionada à solução. As

quantidades químicas foram calculadas com base na equação 2 e 3 quantidades químicas foram calculadas com base na equação 2 e 3 respectivamente, e os resultados encontram-se sumariados nas Tabelas 5, 6 e respectivamente, e os resultados encontram-se sumariados nas Tabelas 5, 6 e 7. 7.   ! !!! ==  _..!"#!"# !"#$#%&!"%!"#$#%&!"% (2)(2)  !"!"!! ==  _..!"#$!"#$!"#$#%&!"%!"#$#%&!"% (3)(3)

(7)

Tabela 5

— Valores referentes à quantidade química de OH— Valores referentes à quantidade química de OH--, proveniente da, proveniente da solução aquosa de NaOH, adicionada à

solução aquosa de NaOH, adicionada à solução de glicina e respectivo valor desolução de glicina e respectivo valor de pH da solução de

pH da solução de glicina.glicina. p

pHH nnOH-OH-/mmol/mmol

6 6,,7744 00,,000000 7 7,,8800 00,,001111 7 7,,9988 00,,002211 8 8,,2222 00,,003322 8 8,,4422 00,,004411 8 8,,5533 00,,005544 8 8,,6622 00,,006622 8 8,,6688 00,,007722 8 8,,7788 00,,008866 8 8,,8800 00,,009933 8 8,,9922 00,,111155 8 8,,9944 00,,112244 8 8,,9988 00,,113355 9 9,,0011 00,,114444 9 9,,0099 00,,116655 9 9,,1155 00,,118877 9 9,,2200 00,,220077 9 9,,2244 00,,222277 9 9,,2299 00,,224488 9 9,,3344 00,,226699 9 9,,3377 00,,228877 9 9,,4411 00,,330099 9 9,,4444 00,,332288 9 9,,4499 00,,334499 9 9,,5500 00,,335599 9 9,,5522 00,,337722 9 9,,5544 00,,338833 9 9,,5566 00,,339955 9 9,,5577 00,,440055 p

9 9,,6600 00,,442222 9 9,,6611 00,,443333 9 9,,6655 00,,445555 9 9,,6688 00,,447744 9 9,,7700 00,,449955 9 9,,7744 00,,551155 9 9,,7777 00,,554422 9 9,,7799 00,,556600 9 9,,8844 00,,558899 9 9,,8888 00,,662211 9 9,,9922 00,,664499 9 9,,9955 00,,668800 9 9,,9999 00,,771100 1 100,,0044 00,,774411 1 100,,0066 00,,776611 1 100,,1100 00,,778866 1 100,,1122 00,,880055 1 100,,1188 00,,883388 1 100,,2211 00,,886688 1 100,,2255 00,,888899 1 100,,2288 00,,990099 1 100,,3333 00,,994411 1 100,,3366 00,,996600 1 100,,4400 00,,99883344 1 100,,4433 11,,000022 1 100,,4466 11,,002222 1 100,,5500 11,,004433 1 100,,5599 11,,008855 1 100,,6688 11,,112266 p

1 100,,7744 11,,114477 1 100,,7755 11,,115566 1 100,,8811 11,,117788 1 100,,8877 11,,119977 1 100,,9900 11,,221100 1 100,,9944 11,,222277 1 100,,9977 11,,223399 1 111,,0033 11,,225511 1 111,,1100 11,,226699 1 111,,1111 11,,227799 1 111,,1177 11,,229900 1 111,,2222 11,,330011 1 111,,2277 11,,331155 1 111,,3366 11,,334422 1 111,,4433 11,,336611 1 111,,4499 11,,337777 1 111,,5566 11,,440044 1 111,,6611 11,,442233 1 111,,6655 11,,444444 1 111,,7711 11,,446666 1 111,,7766 11,,449900 1 111,,8800 11,,550077 1 111,,8833 11,,552288 1 111,,8888 11,,556600 1 111,,9911 11,,558899 1 111,,9966 11,,662222 1 111,,9999 11,,665544 1 122,,0033 11,,770033 1 122,,0088 11,,775555

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Tabela 6

— Valores referentes à quantidade química de H— Valores referentes à quantidade química de H++, proveniente da, proveniente da solução aquosa de HCl, adicionada à solução de glicina e respectivo valor de solução aquosa de HCl, adicionada à solução de glicina e respectivo valor de pH da solução de

pH da solução de glicina.glicina. p pHH nnH+H+/mmol/mmol 6 6,,7788 00,,000000 3 3,,9944 00,,004400 3 3,,7722 00,,006611 3 3,,5566 00,,008844 3 3,,4444 00,,1111 3 3,,3344 00,,113333 3 3,,2277 00,,115577 3 3,,2211 00,,117733 3 3,,1122 00,,221133 3 3,,0066 00,,223355 3 3,,0000 00,,226611 2 2,,9977 00,,228800 2 2,,9922 00,,330099 2 2,,8899 00,,333311 2 2,,8855 00,,335500 2 2,,8811 00,,337711 2 2,,7788 00,,339955 2 2,,7744 00,,442266 2 2,,7711 00,,444466 2 2,,6677 00,,447711 p pHH nnH+H+/mmol/mmol 2 2,,6633 00,,550077 2 2,,5599 00,,553399 2 2,,5566 00,,556633 2 2,,5533 00,,559922 2 2,,5500 00,,662200 2 2,,4488 00,,664488 2 2,,4433 00,,669922 2 2,,3399 00,,771188 2 2,,3355 00,,777733 2 2,,3322 00,,881155 2 2,,2288 00,,885500 2 2,,2277 00,,887744 2 2,,2244 00,,990033 2 2,,2211 00,,994400 2 2,,1188 00,,997711 2 2,,1166 11,,0000 2 2,,1144 11,,0033 2 2,,1122 11,,0066 2 2,,0099 11,,1100 2 2,,0066 11,,113388 p pHH nnH+H+/mmol/mmol 2 2,,0044 11,,116644 2 2,,0033 11,,119933 2 2,,0000 11,,224411 1 1,,9977 11,,229966 1 1,,9944 11,,333300 1 1,,9911 11,,338866 1 1,,9900 11,,441166 1 1,,8888 11,,445533 1 1,,8855 11,,449944 1 1,,8844 11,,553366 1 1,,8822 11,,557700 1 1,,8811 11,,660099 1 1,,7799 11,,664488 1 1,,7766 11,,771188 1 1,,7744 11,,776666 1 1,,7722 11,,882211 1 1,,6699 11,,990088 1 1,,6677 11,,997766 1 1,,6655 22,,003366 1 1,,6644 22,,009911

(9)

Tabela 7

— Valores referentes à quantidade química de OH— Valores referentes à quantidade química de OH--, proveniente da, proveniente da solução aquosa de NaOH, adicionada à solução de glicina com o grupo amino solução aquosa de NaOH, adicionada à solução de glicina com o grupo amino bloqueado e respectivo valor de pH da solução.

bloqueado e respectivo valor de pH da solução. p

pHH nnOH-OH-/mol/mol

5 5,,5544 00,,000000 5 5,,6699 00,,002222 5 5,,8877 00,,005555 5 5,,9944 00,,007700 6 6,,0022 00,,009900 6 6,,0077 00,,1111 6 6,,1133 00,,113355 6 6,,1188 00,,115566 6 6,,2255 00,,118888 6 6,,3300 00,,221111 6 6,,3355 00,,223355 6 6,,3388 00,,225522 6 6,,4433 00,,227799 6 6,,4477 00,,330000 6 6,,5511 00,,333333 6 6,,5577 00,,334488 6 6,,6600 00,,336688 6 6,,6633 00,,339900 6 6,,7700 00,,442244 6 6,,7766 00,,445577 6 6,,8800 00,,447799 6 6,,8866 00,,550055 6 6,,9900 00,,553322 6 6,,9988 00,,557700 7 7,,0022 00,,559933 p

7 7,,1122 00,,664477 7 7,,2211 00,,669922 7 7,,3300 00,,772255 7 7,,3388 00,,777799 7 7,,4466 00,,881155 7 7,,5577 00,,886699 7 7,,6644 00,,889999 7 7,,7700 00,,992277 7 7,,7788 00,,996600 7 7,,8844 00,,998855 7 7,,9955 11,,0033 8 8,,0000 11,,0055 8 8,,1133 11,,0099 8 8,,3300 11,,114411 8 8,,4455 11,,118855 8 8,,5544 11,,220066 8 8,,6611 11,,222255 8 8,,7733 11,,224488 8 8,,9900 11,,227722 9 9,,0099 11,,229977 9 9,,2233 11,,331155 9 9,,3355 11,,332277 9 9,,7711 11,,334488 9 9,,8800 11,,336600 1 100,,1166 11,,338800 1 100,,2299 11,,339944 p

1 100,,4400 11,,440066 1 100,,5577 11,,442266 1 100,,6622 11,,443388 1 100,,6688 11,,445500 1 100,,7733 11,,446600 1 100,,8844 11,,448833 1 100,,9966 11,,552255 1 100,,9999 11,,553399 1 111,,0044 11,,556611 1 111,,1133 11,,559988 1 111,,1155 11,,661177 1 111,,2222 11,,666611 1 111,,2299 11,,770077 1 111,,3344 11,,775522 1 111,,3388 11,,778888 1 111,,4422 11,,883311 1 111,,4444 11,,887711 1 111,,4466 11,,889933 1 111,,5500 11,,993366 1 111,,5533 11,,999944 1 111,,5555 22,,002200 1 111,,5577 22,,006633 1 111,,5599 22,,009977

A partir dos valores obtidos para as quantidades de H

A partir dos valores obtidos para as quantidades de H++ e e OHOH-- adicionados eadicionados e que se encontram sumariados nas Tabelas 5, 6 e 7 obteve-se o traçado gráfico que se encontram sumariados nas Tabelas 5, 6 e 7 obteve-se o traçado gráfico apresentado na Figura 1.

(10)

Figura 1

— Representação gráfica dos valores de pH para a solução de glicina— Representação gráfica dos valores de pH para a solução de glicina para diferentes adições de H

para diferentes adições de H++ (azul); valores de pH para a solução de glicina(azul); valores de pH para a solução de glicina para diferentes adições de OH

para diferentes adições de OH-- (vermelho); e valores de pH para a solução de(vermelho); e valores de pH para a solução de glicina com o grupo amino bloqueado para diferentes adições de OH

glicina com o grupo amino bloqueado para diferentes adições de OH-- (verde).(verde). Nota: O eixo das abcissas apresenta os valores da quantidade química de OH Nota: O eixo das abcissas apresenta os valores da quantidade química de OH --adicionada para a direita do 0,0000. Enquanto que para a esquerda do 0,0000 adicionada para a direita do 0,0000. Enquanto que para a esquerda do 0,0000 tem-se os valores da quantidade química de H

tem-se os valores da quantidade química de H++ adicionada.adicionada.

Determinação dos valores de pKa

A glicina é o aminoácido mais simples que se pode encontrar na constituição A glicina é o aminoácido mais simples que se pode encontrar na constituição das proteínas animais. A sua estrutura (Figura 2) evidencia a presença de dois das proteínas animais. A sua estrutura (Figura 2) evidencia a presença de dois grupos com propriedades ácido base, um ácido carboxílico (grupo carboxílico; grupos com propriedades ácido base, um ácido carboxílico (grupo carboxílico; —COOH)

—COOH) e e uma uma amina amina (grupo (grupo amino; amino; —NH—NH33). Ambos podem ser). Ambos podem ser

desprotonados, sendo K

desprotonados, sendo Ka1a1 e e KKa2a2, respectivamente, as constantes de acidez, respectivamente, as constantes de acidez

desses grupos. desses grupos. 2,00 2,00 3,00 3,00 4,00 4,00 5,00 5,00 6,00 6,00 7,00 7,00 8,00 8,00 9,00 9,00 10,00 10,00 11,00 11,00 12,00 12,00 13,00 13,00 -1,5000 -1,0000 -0,5000 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 -1,5000 -1,0000 -0,5000 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000

pH

n

_H+_H+

//m

mm

mool

l

|

n

_OH-_OH-

/mmmol

HO

HO HH

H H

(11)

A glicina, à semelhança de muitos outros aminácidos, apresenta uma forma A glicina, à semelhança de muitos outros aminácidos, apresenta uma forma catiónica, onde tanto o grupo carboxílico, como o grupo amino estão catiónica, onde tanto o grupo carboxílico, como o grupo amino estão protonados (Hgly

protonados (Hgly++); uma forma zwiteriónica, onde o grupo carboxílico se); uma forma zwiteriónica, onde o grupo carboxílico se encontra desprotonado (gly); e uma forma aniónica, onde tanto o grupo encontra desprotonado (gly); e uma forma aniónica, onde tanto o grupo carboxílico, como o grupo amino se encontram desprotonados (gly carboxílico, como o grupo amino se encontram desprotonados (gly--). ). OO equilíbrio entre as três formas encontra-se representado na Figura 3.

equilíbrio entre as três formas encontra-se representado na Figura 3.

Figura 3

— Equilíbrios ácido base para o aminoácido glicina.— Equilíbrios ácido base para o aminoácido glicina.

O ponto isoeléctrico da glicina é de 5,97, pelo que ao pH inicial da solução O ponto isoeléctrico da glicina é de 5,97, pelo que ao pH inicial da solução (6,76), a glicina encontra-se preferencialmente sob a forma zwiteriónica. (6,76), a glicina encontra-se preferencialmente sob a forma zwiteriónica. Assim, quando se procedeu à adição de OH

Assim, quando se procedeu à adição de OH-- o equilíbrio é deslocado noo equilíbrio é deslocado no sentido da formação de anião glicinato, o contrário acontece com a adição de sentido da formação de anião glicinato, o contrário acontece com a adição de H

H++ que desloca o equilíbrio no sentido da formação de catião glicínio. Osque desloca o equilíbrio no sentido da formação de catião glicínio. Os valores de pK

valores de pKaa podem ser determinados a partir da equação de Henderson-podem ser determinados a partir da equação de

Henderson-Hasselbalch (Equação 4). Hasselbalch (Equação 4).   == !!++ ||!"#$!"#$_!"#$%&'('_!"#$%&'('|| ||ÁÁ!"#$!"#$_|| (4)(4)

Assim podemos recorrer a esta expressão para determinar os dois valores de Assim podemos recorrer a esta expressão para determinar os dois valores de pK

pKaa, sendo que para o pK, sendo que para o pKa1a1 temos a expressão 5 e para o pKtemos a expressão 5 e para o pKa2a2 temos atemos a

expressão 6. expressão 6.   == _!_!_!_!++  ||!"#!"#|| ||!"#$!"#$!!_|| (5)(5)   == !!_!_!++  ||!"#!"#!!_|| ||!"#!"#|| (6)(6)

Daqui conclui-se que o pH da solução é igual ao valor de pK

Daqui conclui-se que o pH da solução é igual ao valor de pKa1a1 quando aquando a

concentração de glicina (gly) e catião glicínio (Hgly

concentração de glicina (gly) e catião glicínio (Hgly++) estão em iguais) estão em iguais quantidades estequimoétricas. Da mesma forma podemos determinar o valor quantidades estequimoétricas. Da mesma forma podemos determinar o valor de pK

de pKa2a2 quando as quantidades químicas da glicina (gly) e do anião glicinatoquando as quantidades químicas da glicina (gly) e do anião glicinato

(gly

(gly--) forem iguais.) forem iguais.

Para isso procede-se à determinação rigorosa da concentração de glicina na Para isso procede-se à determinação rigorosa da concentração de glicina na solução, pelo método da segunda derivada aplicado à curva da titulação solução, pelo método da segunda derivada aplicado à curva da titulação potenciométrica com NaOH. Os resultados do cálculo da primeira e segunda potenciométrica com NaOH. Os resultados do cálculo da primeira e segunda

HO HO O O N N++ H H H H H H H H H H Catião Glicínio Catião Glicínio + + --_O_O O O N N++ H H H H H H H H H H --_O_O O O N N H H H H H H H H --G

Glliicciinna a AAnniiãão o GGlliicciinnaattoo -H -H++ H H++ -H -H++ H H++

(12)

((∆∆22pH/pH/∆∆22n /mmoln /mmol-2-2) em função da quantidade química do OH) em função da quantidade química do OH-- é apresentadoé apresentado na Figura 4.

na Figura 4.

Tabela 8

— Valores de pH da solução de glicina para diferentes adições de OH— Valores de pH da solução de glicina para diferentes adições de OH --e r--esp--ectivas prim--eira --e s--egunda d--erivadas.

e respectivas primeira e segunda derivadas.

pH pH nnOH- OH-/mmol /mmol ∆pH/∆n ∆pH/∆n /mmol

/mmol-1-1 nnmédiomédio/mmol/mmol

∆

∆22pH/∆pH/∆22nn /mmol

/mmol-2-2 nnmédiomédio'/mmol'/mmol 1 100,,8811 11,,11777766220000 -- ---- --1 100,,8877 11,,11997722447700 33,,00557700113333 11,,11887744333355 1 100,,9900 11,,22009966443300 22,,44220011335555 11,,22003344445500 --3399,,777766 11,,119955 1 100,,9944 11,,22227722004400 22,,22777777774466 11,,22118844223355 --99,,550044 11,,221111 1 100,,9977 11,,22338855667700 22,,66440011447788 11,,22332288885555 2525,,005577 11,,222266 1 111,,0033 11,,22550099663300 44,,88440022771111 11,,22444477665500 181855,,220033 11,,223399 1 111,,1100 11,,22668855224400 33,,99886611005566 11,,22559977443355 --5577,,002266 11,,225522 1 111,,1111 11,,22778888554400 00,,99668800554422 11,,22773366889900 --221166,,441188 11,,226677 1 111,,1177 11,,22990022117700 55,,22880022995577 11,,22884455335555 393977,,557700 11,,227799 1 111,,2222 11,,33000055447700 44,,88440022771111 11,,22995533882200 --4400,,556688 11,,229900

Figura 4

— Representação gráfica dos valores da segunda derivada do pH em— Representação gráfica dos valores da segunda derivada do pH em

∆ ∆22pH/pH/∆∆22n /mmoln /mmol-2-2 _{= -14400 n}_{= -14400 n} OH-OH- + 18024+ 18024 -300,000 -300,000 -200,000 -200,000 -100,000 -100,000 0,000 0,000 100,000 100,000 200,000 200,000 300,000 300,000 1,190 1,210 1,230 1,250 1,270 1,290 1,190 1,210 1,230 1,250 1,270 1,290 ∆ ∆22

pH/

∆∆22

n /

mmol

-2-2

n

(13)

A partir da equação da reta obtida por regressão linear dos dois pontos A partir da equação da reta obtida por regressão linear dos dois pontos escolhidos é possível determinar o número de moles de OH

escolhidos é possível determinar o número de moles de OH-- que reagem com aque reagem com a totalidade dos H

totalidade dos H++ provenientes da desprotonação do grupo amino da glicina.provenientes da desprotonação do grupo amino da glicina. Igualando a equação da reta a zero, obtém-se que,

Igualando a equação da reta a zero, obtém-se que,



!"!"!! == 11,,2525 mmolmmol

Assim, Assim,



_!"#$#%&_!"#$#%& == !"!"!!!"!"_!"#$"_!"#$"!"!"!"#$%&'!"#$%&'êê!"#$!"#$, pelo que, pelo que

 

!"#$#%&

!"#$#%& == 00,,628628mmolmmol

Retomando as equações 5 e 6, verificou-se que o pH é igual aos respectivos Retomando as equações 5 e 6, verificou-se que o pH é igual aos respectivos pK

pKaa quando a quantidade de ácido e da respectiva base conjugada fossemquando a quantidade de ácido e da respectiva base conjugada fossem

iguais. Ora isso acontece quando se adiciona 0,628 mmol de OH

iguais. Ora isso acontece quando se adiciona 0,628 mmol de OH-- à glicina,à glicina, sendo que neste ponto a quantidade de glicina (gly) e anião glicinato (gly sendo que neste ponto a quantidade de glicina (gly) e anião glicinato (gly--) é ) é aa mesma e igual a 0,628 mmol. O mesmo é válido para a titulação com HCl, mesma e igual a 0,628 mmol. O mesmo é válido para a titulação com HCl, onde a adição de 0,628 mmol de H

onde a adição de 0,628 mmol de H++ desloca o equilíbrio no sentido de existirdesloca o equilíbrio no sentido de existir em solução iguais quantidades estequiométricas de glicina (gly) e catião em solução iguais quantidades estequiométricas de glicina (gly) e catião glicínio (Hgly

glicínio (Hgly++). Usando o valor de 0,28 mmol é possível obter os valores de). Usando o valor de 0,28 mmol é possível obter os valores de pK

pKaa por interpolação no gráfico da figura 1. A interpolação com os pontos apor interpolação no gráfico da figura 1. A interpolação com os pontos a

vermelho permite obter o valor de pH correspondente ao pK

vermelho permite obter o valor de pH correspondente ao pKa1a1, enquanto que a, enquanto que a

interpolação com os valores dos pontos azuis permite obter o valor de pK interpolação com os valores dos pontos azuis permite obter o valor de pKa2a2..

Para isso procedeu-se ao traçado gráfico de duas retas, recorrendo aos pontos Para isso procedeu-se ao traçado gráfico de duas retas, recorrendo aos pontos próximos da zona tampão, ou seja, para valores de n (tanto de H

próximos da zona tampão, ou seja, para valores de n (tanto de H++ como de OHcomo de OH --) próximos de 0,628 mmol (Figura 5--).

) próximos de 0,628 mmol (Figura 5).

pH = 1,4342 n pH = 1,4342 n_OH-_OH- + 8,9896+ 8,9896 pH = -0,7175 n pH = -0,7175 n_H+_H+ + 2,9448+ 2,9448 2,00 2,00 3,00 3,00 4,00 4,00 5,00 5,00 6,00 6,00 7,00 7,00 8,00 8,00 9,00 9,00 10,00 10,00 0,619 0,629 0,639 0,649 0,619 0,629 0,639 0,649

pH

n

(14)

Figura 5

— Representação gráfica dos dois pontos, entre os quais os valores— Representação gráfica dos dois pontos, entre os quais os valores de n enquadram o 0,628 mmol. Traçado das respectivas regressões lineares e de n enquadram o 0,628 mmol. Traçado das respectivas regressões lineares e equações das retas. Os pontos a azul correspondem aos valores de pH da equações das retas. Os pontos a azul correspondem aos valores de pH da solução de glicina titulada com a solução de HCl, enquanto que os pontos a solução de glicina titulada com a solução de HCl, enquanto que os pontos a vermelho, correspondem á titulação com a solução de NaOH.

vermelho, correspondem á titulação com a solução de NaOH. Substituindo os valores de n

Substituindo os valores de nH+H+ e ne nOH-OH- nas respectivas equações é possível obternas respectivas equações é possível obter

o valor de pK

o valor de pKa1a1 e pKe pKa2a2, respectivamente. Os valores encontram-se organizados, respectivamente. Os valores encontram-se organizados

na tabela 9. na tabela 9.

Tabela 9

— Valores de pK— Valores de pKaa para a glicina obtidos experimentalmente epara a glicina obtidos experimentalmente e

descritos na literatura. Erro relativo dos valores de pK

descritos na literatura. Erro relativo dos valores de pKaa determinadosdeterminados

experimentalmente, face aos apresentados na literatura. experimentalmente, face aos apresentados na literatura.

Determinado Determinado Experimentalmente Experimentalmente Descrito na Descrito na Literatura

Literatura Erro (%)Erro (%) pK pKa1a1 2,49 2,49 2,34 2,34 [4] [4] 6,46,4 pK pKa2a2 9,88 9,88 9,60 9,60 [4] [4] 2,92,9

Discussão e Conclusão

A glicina é o aminoácido mais simples e portanto apresenta apenas dois A glicina é o aminoácido mais simples e portanto apresenta apenas dois grupos passíveis de sofrer reações de ácido base, portanto temos também grupos passíveis de sofrer reações de ácido base, portanto temos também apenas dois valores de pK

apenas dois valores de pKaa para os respectivos grupos, carboxílico e amino. Ospara os respectivos grupos, carboxílico e amino. Os

valores obtidos experimentalmente são próximos dos valores descritos na valores obtidos experimentalmente são próximos dos valores descritos na literatura, não apresentando um erro superior a 7%, sendo o pK

literatura, não apresentando um erro superior a 7%, sendo o pKa1a1 de 2,49de 2,49

(Erro por excesso de 6,4%) e o valor de pK

(Erro por excesso de 6,4%) e o valor de pKa2a2 de 9,88 (Erro por excesso dede 9,88 (Erro por excesso de

2,9%). Dado que o erro acontece sempre no mesmo sentido, ou seja por 2,9%). Dado que o erro acontece sempre no mesmo sentido, ou seja por excesso, o desvio pode acontecer por um erro sistemático que interfira nos excesso, o desvio pode acontecer por um erro sistemático que interfira nos resultados sempre da mesma forma.

resultados sempre da mesma forma.

A blocagem do grupo amino da glicina permite identificar a que grupo, A blocagem do grupo amino da glicina permite identificar a que grupo, carboxílio ou amino, é que pertence cada um dos pK

carboxílio ou amino, é que pertence cada um dos pKaa determinados. Odeterminados. O

formaldeído só se liga ao grupo amino da glicina, quando este se encontra formaldeído só se liga ao grupo amino da glicina, quando este se encontra desprotonado. Quando se adiciona o formaldeído à solução de glicina, desprotonado. Quando se adiciona o formaldeído à solução de glicina, verifica-se uma diminuição do pH (5,54) face à solução inicial de glicina (6,74), pois se uma diminuição do pH (5,54) face à solução inicial de glicina (6,74), pois ocorre a desprotonação de todo o grupo amino para que o formaldeído se ocorre a desprotonação de todo o grupo amino para que o formaldeído se possa ligar, através da reação descrita na equação 8. A desprotonação leva a possa ligar, através da reação descrita na equação 8. A desprotonação leva a um aumento da concentração de H

um aumento da concentração de H++ em solução e consequentemente a umaem solução e consequentemente a uma diminuição do pH da solução.

(15)

Antes de se iniciar a titulação da solução de glicina com a solução de NaOH, Antes de se iniciar a titulação da solução de glicina com a solução de NaOH, temos em solução glicina com o grupo amino bloqueado com formaldeído e temos em solução glicina com o grupo amino bloqueado com formaldeído e todo o H

todo o H++ proveniente na desprotonanação em solução, daí o baixo valor deproveniente na desprotonanação em solução, daí o baixo valor de pH. O OH

pH. O OH-- adicionado vai neutralizando o Hadicionado vai neutralizando o H++, até que se atinge o ponto de, até que se atinge o ponto de equivalência, onde todo o H

equivalência, onde todo o H++ foi consumido, e o pH assume valoresfoi consumido, e o pH assume valores semelhantes aos da titulação sem a blocagem por formaldeído. Como existe semelhantes aos da titulação sem a blocagem por formaldeído. Como existe uma zona onde o pH praticamente não varia com as adições de OH

uma zona onde o pH praticamente não varia com as adições de OH--, sabe-se, sabe-se que existe H

que existe H++ que está a tamponar a solução e que proveio do grupo amino daque está a tamponar a solução e que proveio do grupo amino da solução. Assim verifica-se que o primeiro grupo a desprotonar é o grupo solução. Assim verifica-se que o primeiro grupo a desprotonar é o grupo carboxílico, pois assim não fosse, as curvas de titulação da glicina com a carboxílico, pois assim não fosse, as curvas de titulação da glicina com a solução de NaOH estariam sobrepostas para os casos da glicina e da glicina solução de NaOH estariam sobrepostas para os casos da glicina e da glicina com o grupo amino bloqueado.

com o grupo amino bloqueado.

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