A Dosagem de Ácido Fosfórico

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

QUÍMICA ANALÍTICA FARMACÊUTICA EXPERIMENTAL II

DOSAGEM DE ÁCIDO FOSFÓRICO

Victória Oliveira

DRE: 115173461

1. Introdução

Os ácidos polipróticos contêm mais de um hidrogênio substituível por molécula ou íon e podem ser titulados com uma base forte. Ao titular um ácido poliprótico podem surgir dúvidas quanto à quantidade de hidrogênios tituláveis e se estes são titulados separadamente. De modo geral, a constante de dissociação deve ser maior ou igual a 10-4 para que o H+ seja titulável.  E para que se possa titular o primeiro hidrogênio ionizável separadamente do segundo, a relação Ka1 e Ka2 deve ser maior que 104.

O ácido fosfórico ou ácido ortofosfórico é um composto químico de fórmula molecular H3PO4. Dentre os ácidos minerais, pode ser considerado um ácido não tão fraco. A partir dele, derivam-se o ácido difosfórico ou pirofosfórico, o ácido metafosfórico e o ácido polifosfórico. O ácido fosfórico é amplamente utilizado como aditivos em produtos alimentos.

O ácido fosfórico possui três etapas de dissociação, a saber por ter 3 H+ dissociáveis:

H3PO4 ⇌  H+ + H2PO4-     Ka1 = 6,9.10-3

H2PO4- ⇌ H+ + HPO42-      Ka2 = 6,2.10-8

HPO42- ⇌  H+ + PO43-        Ka3 = 4,8.10-13

O indicador utilizado no primeiro ponto de equivalência pode ser o alaranjado de metila, que possue faixa de transição de pH de 3,1 -4,4.

O segundo ponto de equivalência o sistema pode ser determinado pelo uso da Timolftaleína (9,3-10,5) como indicador.  A terceira constante de dissociação do ácido fosfórico é muito pequena, dessa forma, o terceiro hidrogênio não pode ser titulado utilizando indicadores visuais. Contudo, poderia ser determinado em uma titulação potenciométrica.

A seguir é possível observar a curva de titulação de uma solução de H3PO4 com solução de NaOH.[pic 2]

Figura 1. Perfil da curva de titulação de uma solução de H3PO4 com solução de NaOH.

1. Objetivos

O objetivo da aula prática foi a determinação quantitativa da concentração de H3PO4 (na forma de porcentagem massa/massa) em ácido fosfórico da empresa Vetec® , através da prática de Volumetria ácido-base.

1. Procedimentos

Foi preparada a bureta com a solução padronizada de NaOH; em seguida houve a titulação de 10 mL da solução de ácido fosfórico, utilizando 2 gotas dos indicadores verde de bromocresol e timolftaleína, para obter separadamente a titulação do 1º e do 2º hidrogênio, respectivamente.

1. Dados

PM H3PO4 = 98,0 g/mol

Densidade = 1,71 g.mL-1  = 1710g de H3PO4 em 1000 mL de solução

%p/p  = 85,0%          Volume = 250 mL           [  ] = 0,05 mol/L

Ionizacao do primeiro hidrogênio: H3PO4 ↔H+ + H2PO4 -     Ka1 = 7,6.10-3

Ionizacao do segundo hidrogênio: H2PO4- ↔ H+ + HPO4 2-   Ka2 = 6,2.10-8

Ionizacao do terceiro hidrogênio: HPO4 2- ↔ h+ + PO4 3-     Ka3 = 4,2.10-13

Titulação do 1º H

Volume 01 = 5,9 mL               Volume 02 = 6,0 mL    Média = 5,95

Titulação do  2º H

Volume 01 = 11,9 mL            Volume 02 = 12,0 mL   Média = 11,95

1. Cálculos

C = m / MM x V  ->  0,05 = m / 98 x 0,25  -> m = 122g

D = m / V ->  1,71 = 1,22 / V   -> V = 1,22 / 1,71 = 0,71 mL

0,71 ------------- 85%

  X --------------- 100%              x = 0,835 mL ~ 1 mL (volume para preparar a solução de H3PO4)

Mol H3PO4 = mol NaOH

[H3PO4] x 10 = [NaOH] x V bureta

1º Hidrogênio: [H3PO4] = 0,1073 x 5,95 / 10

= 0,63 mmol / 10 mL = 0,063 mol/L

2º Hidrogênio: [H3PO4] = 0,1073 x 11,95 / 10

= 1,28 mmol / 10 mL = 0,128 / 2 = 0,064 (proporção 1:2)

X fd = 250 / 1 = 250                CH3PO4 x PM = g/L

1º Hidrogênio: 0,063 x 250 = 15,75 mol/L  -> 15,75 x 98 = 1543,5 g/L

2º Hidrogênio: 0,064 x 250 = 16,00 mol/L  -> 16,00 x 98 = 1568,0 g/L

[H3PO4] -------------- 1710 g

       X ------------------ 100 g solução

1º Hidrogênio: 1543,5 ------------------- 1710

                             X    -------------------- 100                 x = 90,3%

            2º Hidrogênio: 1568 --------------------- 1710

                                        X ---------------------- 100                  x = 91,7%

1. Tratamento Estatístico

                As tabelas a seguir mostram os valores de ácido fosfórico encontrados por cada aluno, em cada titulação.

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