Quimica Analitica Qualitativa Pratica - Determinação do pH e condutividade da água

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Para representar o grau de acidez e basicidade, de forma simples é o pH e pOH, respectivamente é:

pH=-log[H+] e pOH=-log[OH-]

Sendo que: pH+pOH=14

A condutividade teórica da água pura pode ser determinada utilizando o valor da condutividade iônica ao infinito do H+ (349,8 S·cm2/mol) e do OH- (197,6 S·cm2/mol) através

das seguintes equações:

Λ∞ = 1000 . Ke

c

Λ∞(H2O) = 349,8 (H+) + 197,6 OH- = 547,4 S·cm2/mol c= 10-7 mol/L

Ke = Λ∞ . c = 547,4 . 10-7 = S.cm-1 = 0,054 μS.cm-1

1000 1000

A condutividade molar é obtida pela razão entre a condutividade específica em mS.cm-1 multiplicada por 1000 pelo número de mols de 1 litro de água.

Λm = ke .1000 = 9,72 .10-7 Scm2.mol-1

55,5mol.L-1

E o grau de ionização(α) é obtido pela razão entre Λm da água pela soma da condutividade molar ao infinito do íons (H+) e (OH-)

α = Λm = 1.10-9

Λ∞ (H+) + (OH-)

[H+] = α.n = [OH-] = 1.10-7 mol.L-1 a 25oC

Existem vários tipos de água. A água destilada consiste numa água quimicamente pura, isto é, purificada por destilação de modo a eliminar os sais ela dissolvidos e outros compostos. A água destilada em equilíbrio com o dióxido de carbono do ar apresenta uma condutividade de cerca de 0,8 x 10-6 siemens cm-1 a 18 ºC. Esta água, por vezes, é designada por água condutiva. A limitação na condutividade é devida à auto-ionização. Apesar de a água destilada ser normalmente considerada uma substância pura, toda a água que esteja em contato com a atmosfera irá dissolver dióxido de carbono (entre outros gases). Na prática, muito dificilmente poderemos assegurar a pureza total de uma água destilada. Isto pode ser comprovado pelo fato de a água da chuva apresentar um pH inferior a 7 unidades, isto é, ligeiramente ácido, e não neutro (pH 7) como seria caso a água fosse efetivamente pura.

A água deionizada é uma água muito semelhante à destilada, mas muito mais barata. Pode conter vestígios de sódio. Obtém-se através da passagem por colunas de permuta iônica. No caso das resinas de troca catiônica, esta trocará seus íons hidrogênio (H+) por contaminantes catiônicos, como os cátions (cálcio, magnésio, ferro, alumínio, manganês, cobre, zinco, cromo, níquel e outros cátions metálicos e cátions diversos). As resinas aniônicas trocam seus íons hidroxila (OH-) por sua vez pelos contaminantes aniônicos (clorato, clorito, cloreto, sulfato, sulfito, sulfeto, nitrato, nitrito, fosfato, fluoreto e outros ânions, além da sílica). A pureza da água na saída do processo pode ser determinada pela medição de sua condutividade elétrica, que sempre será reduzida de acordo com a eficiência da purificação.

Água ultra pura é uma água de extrema pureza, isenta de partículas, íons e substâncias orgânicas ou microorganismos. É obtida pela passagem da água por sistemas de abrandamento como resinas trocadoras que substituem o cálcio e o magnésio dissolvido na água por íons de Sódio, seguido de sistema de osmose reversa, que faz a remoção desses íons, seguido de um refinamento por uma série de filtros constituídos de resinas catiônicas e aniônicas, um leito de carvão ativo para remoção de contaminantes orgânicos e finalmente um filtro físico para remoção de particulados. É usado em laboratórios analíticos onde se requer uma água de altíssima pureza, como por exemplo nas análises por HPLC.

Objetivos:

O objetivo desta aula é determinar o pH e o grau de ionização de águas: destilada, deionizada e bidestilada

Parte Experimental:

Materiais e Reagentes:

- Peagâmetro

- Condutivímetro

- Água deionizada

- Água destilada

- Água bi-destilada

- Fenolftaleína 1%

Procedimento Experimental

Determinação do pH e grau de ionização

Em três béqueres colocamos aproximadamente 50 mL de água: destilada, deionizada e bi-destilada, medimos o pH a temperatura ambiente então a partir desses valores calculamos o restante dos itens da tabela. Em um arranjo como o seguinte anotamos os resultados:

Tipo de água

Destilada

deionizada

bidestilada

Temperatura (oC)

pH

Grau de ionização (α)

[H+] = α.n ( n=55,5 mol.L-1)

Λm (Scm2.mol-1)

Grau de ionização (α)

Condutividade (ke)

Determinação da condutividade e grau de ionização

Com os béqueres utilizados no item anterior medimos a condutividade e temperatura e a partir desses valores obtidos calculamos o restante. Anotamos os resultados na tabela a seguir:

Tipo de água

Destilada

deionizada

bidestilada

Temperatura (oC)

Ke Condutividade (μS.cm-1)

Ke Condutividade (mS.cm-1)

Λm (Scm2.mol-1)

Grau de ionização (α)

[H+] = α.n ( n=55,5 mol.L-1)

pH

Resultados e Discussão: