A determinação de uma amostra contendo os íons
e
pode ser realizada ajustando-se o pH da solução a ser titulada com soluções tampão.
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
de solução, foi realizada em pH 4,0 com uma solução de EDTA com concentração 0,05400 gastando-se
. 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
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:
Como a reação de complexação com
é 1:1, os moles de
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:
Passo 4
Agora, vamos calcular a concentração de
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:
Supondo que a complexação com
também seja 1:1 (o que geralmente é o caso), temos:
Considerando a diluição:
E a concentração na amostra de 50,00 mL:
Resposta
A titulação é possível porque, ajustando o pH, o EDTA pode se ligar seletivamente a
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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e)
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