UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE CIÊNCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CURSO DE QUÍMICA

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE CIÊNCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CURSO DE QUÍMICA LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL II CQ122 Prática 1 Profa. Iara Messerschmidt Prof. Claudio Antonio Tonegutti Curitiba Nov. / 2012

2 PRÁTICA N O. 01 LEI DE BEER-BOURGUER-LAMBERT I) INTRODUÇÃO A lei fundamental da espectrofotometria é a Lei de BEER-BOURGUER- LAMBERT, comumente chamada de Lei de BEER. Esta lei relaciona a absorbância (A) com a concentração (c) da espécie absorvente, de acordo com a expressão: A = a. b. c Onde: a= absortividade, b= comprimento do percurso óptico (cm), c=concentração da espécie absorvente. Quando a concentração da espécie absorvente for dada em mol L -1, o coeficiente de absortividade (a) é denominado de absortividade molar ( ), parâmetro que é característico da espécie absorvente em certo solvente e em um comprimento de onda particular, independentemente da concentração e do comprimento do percurso óptico. O comportamento de um sistema absorvente com relação à Lei de Beer pode ser verificado mediante a representação da absorbância em função da concentração para um valor fixo de percurso óptico. A obediência do sistema à Lei de Beer é denotada por uma linha reta que passa pela origem, sendo que relações não lineares entre absorbância e concentração denotam um desvio na Lei de Beer. II) OBJETIVO DO EXPERIMENTO Realização de experimentos simples que permitam verificar a relação existente entre absorbância e concentração, demonstrando a validez da Lei de Beer. III) PARTE EXPERIMENTAL 1. Preparação de solução padrão de sulfato de cobre Dissolver cerca de 0,4 g (± 0,001) de CuSO 4.5H 2 O em água destilada. Adicionar 5 ml de H 2 SO 4 concentrado e diluir até a marca do balão de 100 ml. 2. Preparação da curva analítica Tomar uma alíquota de 5,0 ml do padrão de sulfato de cobre e colocar em balão volumétrico de 100 ml. Depois de diluir com um pouco de água (10 ml), neutralizar o H 2 SO 4 por adição (gota a gota) de solução de NH 4 OH 2 mol L -1, até aparecimento de turbidez permanente (precipitação de Cu(OH) 2 ). Adicionar um excesso de 5 ml de NH 4 OH (2 mol L -1 ) e diluir até volume final com água (formação de Cu(NH 3 ) 4 2+ ). Repita o procedimento com volumes de 10,0, 15,0, 20,0 e 25,0 ml de solução padrão de sulfato de cobre (calcule a concentração de sulfato de cobre em cada solução preparada, em mol L -1 ). 2

3 Absorbância 3. Determinar o comprimento de onda do máxima absorção do complexo, realizando uma varredura de absorbância versus comprimento de onda (400 a 800 nm), utilizando-se uma cubeta de 1 cm (Espectro da Figura 1). Determinar a porcentagem de transmitância (%T) de cada uma destas soluções padrão, no comprimento de onda de máxima absorção, utilizando cubetas de 1,0 e 0,5 cm. Calcular a absorbância para cada uma das soluções e completar as tabelas abaixo. Elaborar curvas analíticas fazendo um gráfico de absorbância versos concentração. Calcular a absortividade molar a partir da curva analítica. 4. Análise de amostra problema 1 (curva analítica) Após receber a amostra, utilize uma alíquota de 25,0 ml e proceda conforme indicado no item 2. Compare a cor da amostra com a série de padrões preparados e determine a concentração de sulfato de cobre por comparação. Meça a porcentagem de transmitância (%T) da amostra e determine a concentração de sulfato de cobre por interpolação na curva analítica previamente elaborada, complete o quadro Análise da amostra problema 2 (adição padrão) Meça a porcentagem de transmitância (%T) da amostra problema e verifique a possibilidade de interpolação na curva analítica antes elaborada. Em balão volumétrico de 100 ml adicione as quantidades de reagentes indicados no quadro abaixo. Posteriormente, proceda de acordo com o procedimento geral indicado no item 2. Balão Amostra original (ml) 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 Padrão de sulfato de cobre (ml) 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 Meça a porcentagem de transmitância (%T) de cada amostra e determine a concentração de sulfato de cobre na amostra problema utilizando procedimento de adição de padrão. IV) RESULTADOS 1. Determinar o comprimento de onda de máxima absorção do complexo, realizando uma varredura de absorbância vs comprimento de onda (400 a 800 nm), utilizando-se uma cubeta de quartzo de 1 cm. 1,0 605 Cu[NH 3 ] ,8 0,6 0,4 0,2 0, Comprimento de onda (nm) 3

4 Figura 1: Espectro de absorção do complexo Cu(NH 3 ) Completar o quadro abaixo com os resultados do experimento, utilizando uma cubeta de quartzo de 1 cm: Volume de soluçãopadrão (ml) 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Amostra [Cu 2+ ] mol L -1 %T T Absorbância 3. Completar a tabela abaixo com os resultados do experimento, utilizando uma cubeta de quartzo de 0,5 cm: Volume de soluçãopadrão (ml) 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Amostra [Cu 2+ ] mol L -1 %T T Absorbância 3. Elaborar curvas analíticas mediante elaboração do gráfico absorbância versus concentração para os resultados do quadro 2 e Calcular a absortividade molar a partir da curva analítica, dados do quadro Completar a tabela abaixo com os resultados do experimento pelo método de adição de padrão, Volume de amostra (ml) [Cu 2+ ] mol L -1 solução-padrão (ml) 10,0 0,0 10,0 5,0 10,0 10,0 10,0 15,0 10,0 20,0 %T T Absorbância 6. Elaborar curvas analíticas elaborando um gráfico de absorbância vs concentração (método de adição de padrão). V) CONCLUSÃO Comparar as curvas analíticas, observando a relação entre absorbância e concentração e relacionar com Lei de Beer comparar os resultados (concentração da amostra) utilizando a curva analítica e o método de adição de padrão. 4

5 VI) EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Uma solução contendo o complexo formado entre Bi(III) e tiouréia tem uma absortividade molar de 9,32x10 3 L cm -1 mol -1 à 470 nm. a) Qual é a absorbância de uma solução 6,24x10-5 mol L -1 do complexo à 470 nm em uma célula de 1,0 cm de caminho óptico? b) Qual é a porcentagem de transmitância da solução descrita em (a)? c) Qual é a concentração em mol L -1 do complexo em uma solução que tem a absorbância descrita em (a) quando medida à 470 nm em uma célula de 5,00 cm? 2) Uma alíquota de 2,50 ml de uma solução que contém 3,8 mg L -1 de Fe(III) é tratada com um excesso apropriado de KSCN e diluída à 50,0 ml. Qual é a absorbância da solução resultante à 580 nm medida em uma cela de 2,5 cm, considerando que a absortividade molar do complexo FeSCN 2+ e 7, L cm -1 mol -1. 3) Uma solução contendo 4,48 mg L -1 de KMnO 4 tem uma transmitância de 0,309 em uma cela de 1,00 cm à 520 nm. Calcule a absortividade molar do KMnO 4. 4) Uma solução contendo 3,75 mg/100 ml do composto orgânico AB (M.M. = 220 g mol -1 ) tem uma transmitância de 39,6% em uma cela de 1,50 cm à 480 nm. Calcule a absortividade molar de AB. 5) A absortividade molar de soluções aquosas de fenol a 211 nm é 6,17 x10 3 L cm _1 mol _1. Calcular a faixa permitida de concentração de fenol que pode ser usada se a transmitância deve ser menor que 80% e maior que 5% quando as medidas forem feitas em células de 1,00 cm. 8) Quais variáveis experimentais devem ser controladas para se assegurar dados de absorbância reprodutíveis? 9) Qual(is) é(são) a(s) vantagem(ns) do método de adição de padrão? Qual é a condição mínima necessária para que a aplicação desse método seja bem-sucedida? 5