ELEM. PRE TEXTUAL QUIMICA ANALITICA TEORICA

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QUÍMICA ANALÍTICA TEÓRICA

Universidade Federal do Pará

Reitor Carlos Edilson Maneschy Vice-Reitor Horácio Schneider Pró-Reitor de Planejamento e Desenvolvimento Erick Nelo Pedreira Pró-Reitor de Administração Edson Ortiz de Matos Pró-Reitora de Ensino de Graduação Marlene Rodrigues Medeiros Freitas Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação Emmanuel Zagury Tourinho Pró-Reitor de Extensão Fernando Arthur de Freitas Neves Pró-Reitor de Desenvolvimento e Gestão de Pessoal João Cauby de Almeida Júnior Assessoria de Educação a Distância José Miguel Martins Veloso Diretor Executivo da Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa João Farias Guerreiro Diretor do Instituto de Ciências Exatas e Naturais Mauro de Lima Santos Diretor da Faculdade de Química Heriberto Rodrigues Bitencourt

QUÍMICA ANALÍTICA TEÓRICA

Regina Celi Sarkis Müller Kelly das Graças Fernandes Dantas

Belém 2010

Müller, Regina C. Sarkis Química Analítica Teórica Profª. Regina Celi Sarkis Müller/Profª. Kelly das Graças Fernandes Dantas – 261f; Belém, 2010.

1. Química Analítica Teórica I. . II .Bitencourt, Heriberto Rodrigues, coord. III. Título

Sumário Capítulo I – Objetivos e métodos da Química Analítica Qualitativa 1.1. Introdução 1.2. Classificação da analítica qualitativa segundo a quantidade de substância a ser analisada 1.3. Classificação dos métodos analíticos 1.3.1. Métodos Químicos: O elemento ou íon estudado é transformado 1.3.2. Métodos Físicos: Os métodos físicos se baseiam na relação que existe entre a composição química de uma substância e algumas de suas propriedades físicas. 1.3.3. Métodos Físico-Químicos: Fazem medidas de um parâmetro físico que está associado à composição química através de uma reação analítica. 1.4. Reações em Análise Qualitativa 1.5. Sensibilidade das reações 1.6. Especificidade e Seletividade das reações 1.7. Agentes mascaradores 1.8. Análise fracionada e análise sistemática Exercícios propostos

11 12 14 14 14 15 16 17 21 21 22 22

Capítulo II – O princípio da eletroneutralidade e o balanço de massa. 2.1. Princípio da Eletroneutralidade ou Balanço de Carga 2.2. Balanço de massa Exercícios propostos

25 28 30

Capítulo III – Teoria da dissociação eletrolítica 3.1. Eletrólitos e Não-Eletrólitos 3.2. Propriedades das Soluções Aquosas 3.3. Teoria da Dissociação Eletrolítica 3.4. Grau de Dissociação Exercícios propostos

32 35 35 36 39

Capítulo IV – Equilíbrio Químico 4.1. Equilíbrio Químico 4.2. Lei da ação das massas 4.3. O Princípio de Le Chatelier 4.3.1. Fatores que interferem no estado de equilíbrio de uma reação química 4.3.2. Relação entre a constante de ionização e a extensão de ionização de eletrólitos fracos Exercícios propostos

Capítulo V - Equilíbrio Químico em Sistemas Homogêneos

40 43 49 50 53 56

5.1. Equilíbrios envolvendo ácidos fracos e bases fracas 5.2. Ácidos fracos 5.3. Bases fracas 5.4. Produto iônico da água 5.5. Constantes de Dissociação para Pares Ácido-Base Conjugados 5.6. Conceito de pH 5.6.1. Determinação do pH do meio em análise qualitativa 5.6.2. Hidrólise de sais 5.6.3 Solução Tampão Exercícios propostos

57 57 61 65 66 67 68 71 74 76

Capítulo VI – Equilíbrio em Sistemas Hidrogênios 6.1. Solubilidade de sólidos iônicos 6.2. Produto de Solubilidade 6.3. Produto de Solubilidade e Solubilidade 6.4. Atividade e Coeficiente de Atividade 6.5. Aplicações do Produto de Solubilidade em Química Analítica Exercícios propostos

77 79 80 83 87 95

Capítulo VII – Equilíbrio Químico de Complexos 7.1. Formação de Complexos Aquosos 7.2. Estrutura dos Complexos 7.3. Constante de Equilíbrio Envolvendo Íons Complexos 7.4 Aplicação de Complexos na Análise Qualitativa 7.5. Principais Tipos de Complexos Exercícios propostos

97 98 102 109 112 115

Capítulo VIII – Equilíbrio Químico em Sistemas de Oxidação- Redução 8.1. Princípios e Teoria da Oxidação-Redução 8.2. Pilha Eletroquímica ou Célula Galvânica 8.3. Potencial da Célula e a Energi Livre De Reação 8.4. Cálculo do Potencial Eº de uma pilha eletroquímica 8.5. Equação de Nernst 8.6. Constante de equilíbrio das reações de óxido-redução Exercícios propostos

116 118 120 121 125 127 129

Capítulo IX – Colóides 9.1. O Estado Coloidal 9.2. Quando se atinge o estado coloidal? 9.3. Sistemas dispersos 9.4. Características do estado coloidal 9.5. Classificação dos colóides 9.6. Coagulação de colóides 9.7. Exemplos de colóides

130 130 130 131 131 132 132

Exercícios propostos

133

Capítulo X – Introdução a Química Analítica Quantitativa 10-1 Aplicações da química analítica 10.2 Etapas envolvidas em uma análise química quantitativa 10.2.1 Estudo do problema 10.2.2 Coleta e amostragem 10.2.3 Preparação de uma amostra 10.2.4 Dissolução da amostra 10.2.5 Remoção de interferentes 10.2.6 Quantificação das amostras 10.2.7 Resultados 10.3 Métodos utilizados em análise quantitativa 10.3.1 Métodos clássicos ou tradicionais 10.3.2 Métodos instrumentais 10.3.3 Métodos elétricos 10.3.4 Métodos espectrométricos 10.4 Métodos tradicionais x métodos instrumentais 10.5 Classificação dos métodos quanto a quantidade de amostra 10.6 Avaliação dos dados obtidos em uma análise química quantitativa 10.6.1 Algarismos significativos 10.6.2. Algarismos significativos em aritmética 10.6.3 Algarismos significativos em operações matemáticas 10.6.4 Logaritmos e antilogaritmos 10.7 Tipos de erros 10.7.1 Erros determinados ou sistemáticos 10.7.2 Erros indeterminados e aleatórios

134 134 135 136 136 136 136 137 137 137 137 137 137 137 138 138 139 139 139 140 141 142 142 144

Capítulo XI – Análise Gravimétrica 11.1. Método por volatilização ou desprendimento 11.1.1. Direto 11.1.2. Indireto 11.2. Método gravimétrico ou por precipitação 11.2.1. Etapas de obtenção do precipitado 11.2.2. Critérios para que um precipitado seja utilizado em gravimetria 11.2.3. Formas de pesagem de um precipitado 11.3. Cálculos na análise gravimétrica 11.4. Formação dos precipitados 11.4.1. Nucleação 11.4.1.1 Nucleação homogênea ou espontânea 11.4.1.2 Nucleação heterogênea ou induzida 11.4.2. Crescimento 11.4.2.1 Difusão 11.4.2.2 Deposição e amorfo 11.4.1 Tipos de precipitado 11.4.2 Mecanismo de precipitação (supersaturação) 11.4.3 Digestão dos precipitados 11.4.4 Contaminação dos precipitados 11.4.4.1 Regras para a minimização da contaminação dos precipitados 11.5. Precipitação em meio homogêneo 11.6 Aplicações dos métodos gravimétricos Exercícios propostos

Capítulo XII – Princípios da volumetria

145 145 145 146 147 148 148 149 151 152 152 152 152 152 152 152 154 155 156 157 157 158 165

12.1. Princípios da análise volumétrica 12.2. Montagem típica para uma titulação 12.3. Alguns termos usados em titulometria 12.3.1 Solução padrão 12.4. Cálculos volumétricos 12.5. Exercícios resolvidos 12.6. Exercícios propostos

167 168 169 169 171 171 182

Capítulo XIII – Volumetria de neutralização 13.1. Indicadores ácido-básicos 13.1.1. Erros de titulação com indicadores ácido/base 13.1.2. Variáveis que influenciam o comportamento dos indicadores 13.2. Curva de titulação de ácido forte e base forte 13.2.1. A curva de titulação 13.2.2. O efeito da concentração 13.2.3. Escolha de um indicador para uma titulação entre um ácido forte e uma base forte 13.3. Titulação de ácido fraco com base forte 13.3.1. A curva de titulação de um ácido fraco com uma base forte e a escolha do indicador 13.4. Titulação de base fraca com ácido forte 13.5. Seleção do indicador e sentido da titulação 13.6. Exercícios resolvidos 13.7. Exercícios propostos

184 186 187 189 192 193 193 194 198 199 202 205 206

Capítulo XIV – Volumetria de precipitação química 14.1. Método de Mohr 14.2. Método de Volhar 14.3. Método de Volhar modificado por swift 14.4. Aplicações das soluções padrão de nitrato de prata 14.5. A forma da curva de titulação 14.6. Cálculo das concentrações durante uma titulação de precipitação 14.7. Detecção do ponto final 14.8. Titulação de Fajans 14.9. Exercícios resolvidos 14.10. Exercícios propostos

208 211 214 215 216 218 219 219 221 226

Capítulo XV – Titulação de complexação 15.1. Complexos em titulometria 15.2. Equilíbrio de complexação 15.3. Titulações complexiométricas 15.4. Titulações com EDTA 15.5. Titulação direta de cálcio com EDTA 15.6. Composição das soluções de EDTA em função do Ph 15.7. Constante de formação condicional 15.8. Curvas de titulação com EDTA 15.9. Cálculos da titulação 15.10. Indicadores de ponto final 15.11. Exercícios resolvidos 15.12. Exercícios propostos

228 229 230 232 234 235 237 239 240 243 246 248

Capítulo XVI – Volumetria de oxidação-redução 16.1. Curva de titulação 16.1.1. Construção da curva de titulação 16.1.2. A forma das curvas de titulação redox 16.1.3. Efeito de variáveis em curvas de titulação 16.1.3.1. Concentração do reagente 16.1.3.2. Extensão da reação 16.2. Velocidade de reações e potenciais de eletrodo 16.3. Indicadores de oxidação – redução 16.3.1. Indicadores redox gerais 16.3.2. Indicadores específicos Exercícios propostos REFERÊNCIAS

250 251 254 255 255 255 256 257 257 258 259 261