A determinação de uma amostra contendo os íons Fe^3+ e Ca^2+ pode ser realizada ajustando-se o pH da solução a ser titulada com soluções tampão. 50,00 mL de uma amostra de água de uma represa foram diluídas em um balão de 100,0 mL completados com água destilada. Uma primeira titulação utilizando-se uma alíquota de 25,00 mL de solução, foi realizada em pH 4,0 com uma solução de EDTA com concentração 0,05400 gastando-se 15,76 mL. Uma segunda alíquota desse balão foi titulada com a mesma solução de EDTA, gastando-se 26,28 mL em pH 9,0, utilizando-se de um complexante auxiliar para evitar a precipitação do hidróxido de ferro(III). Explique por que a titulação destas duas espécies é possível e determine a concentração de ambas as espécies na amostra de água da represa.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que temos nesse exercício é uma análise de uma amostra de água que contém íons de ferro ( ) e cálcio ( ). Para descobrir as concentrações desses íons na água, usamos uma técnica chamada titulação complexométrica com EDTA. O EDTA é um reagente que se liga especificamente a certos íons metálicos. Vamos precisar entender como a titulação funciona, especialmente como o pH influencia a ligação do EDTA com os íons presentes. Então, nossos principais ingredientes aqui são o EDTA, o controle de pH e as medições dos volumes usados durante a titulação.

Passo 2

Primeiro, vamos entender por que conseguimos titular esses dois íons em pH diferentes. O EDTA pode se ligar tanto ao quanto ao , mas a afinidade dele por cada íon depende do pH da solução. Em pH 4, o ambiente é mais ácido, e o EDTA prefere se ligar ao , porque o tende a precipitar como hidróxido de ferro nessa condição. Já em pH 9, que é bem alcalino, o permanece solúvel graças ao uso de um complexante auxiliar que evita sua precipitação, permitindo que o EDTA se ligue preferencialmente ao . Isso nos permite separar e medir as concentrações de cada íon individualmente.

Passo 3

Vamos calcular a concentração de mo<=s de EDTA = 0,05400 , M times 0,01576 , L = 0,000850 , mo<=s primeiro, que foi titulada em pH 4. Usamos 25,00 mL da amostra diluída, que foi em um total de 100,0 mL, então há uma diluição. A concentração de EDTA é 0,05400 M e usamos 15,76 mL para a titulação.
Primeiro, calculamos os moles de EDTA usados:
mo<=s de Ca^2+ = 0,000850 , mo<=s
Como a reação de complexação com mo<=s na amostra original = 0,000850 , mo<=s times 100,025,00 = 0,0034 , mo<=s é 1:1, os moles de Concentração de Ca^2+ = 0,0034 , mo<=s0,05000 , L = 0,0680 , M são iguais aos moles de EDTA:
Agora, considerando a diluição (50,00 mL diluídos para 100,0 mL), os moles na amostra original:
Como o volume original era 50,00 mL, a concentração de na amostra é:
çã

Passo 4

Agora, vamos calcular a concentração de mo<=s de EDTA = 0,05400 , M times 0,02628 , L = 0,001419 , mo<=s que foi titulada em pH 9.0 usando a mesma metodologia. Usamos novamente 25,00 mL diluídos para 100,0 mL e a mesma concentração de EDTA, com um volume de 26,28 mL.
Calculando os moles de EDTA usados:
mo<=s de Fe^3+ = 0,001419 , mo<=s
Supondo que a complexação com mo<=s na amostra original = 0,001419 , mo<=s times 100,025,00 = 0,005676 , mo<=s também seja 1:1 (o que geralmente é o caso), temos:
Concentração de Fe^3+ = 0,005676 , mo<=s0,05000 , L = 0,1135 , M
Considerando a diluição:
E a concentração na amostra de 50,00 mL:
çã

Resposta

A titulação é possível porque, ajustando o pH, o EDTA pode se ligar seletivamente a [Ca^2+] = 0,0680 , M e [Fe^3+] = 0,1135 , M em pH 4,0 e a em pH 9,0, permitindo a determinação independente de cada íon. As concentrações na amostra de água da represa são:

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