Titulações redox

RKA1JV Nós já vimos como fazer uma titulação ácido-base, agora, nós iremos estudar a titulação de oxirredução. Vamos dizer que nós temos uma solução com íons de ferro, então, aqui eu tenho íons de ferro, Fe²⁺, mas eu não sei a minha concentração de íons ferro, então, vou marcar aqui que eu não sei a minha concentração de íons de ferro. Mas nós podemos descobrir a concentração fazendo uma titulação de oxirredução. Digamos que nós temos 10 ml de uma solução de ácido, vamos dizer que a gente tem 10 ml de ácido sulfúrico. Então, aqui eu vou marcar o meu volume, 10 ml. Na solução, nós temos íons de ferro e nós temos uma fonte de prótons que vem do nosso ácido. Para essa solução com íon de ferro, com Fe²⁺, nós vamos adicionar permanganato de potássio, então, aqui em cima vou marcar o permanganato de potássio, que é igual a KMnO₄⁻. Aqui a gente vai ter íon de potássio K⁺, e a gente vai ter uma fonte de íons permanganato. Vamos dizer que a concentração do permanganato de potássio é de 0,02 molar, então, aqui eu tenho a minha concentração, eu vou dizer que é 0,02 molar. E a essa concentração que nós vamos iniciar, então, aqui embaixo, você pode perceber que a gente tem também uma fonte de íons permanganato. Nós vamos deixar que esse permanganato pingue aqui na nossa solução, então, ele vai pingar aqui dentro e, quando nós fizermos isso, nós vamos ter uma reação de oxirredução. Nós temos aqui em baixo a reação de oxirredução balanceada e se você está inseguro sobre como fazer o balanceamento correto, assista a um vídeo que a gente fez o balanceamento de reações redox em um ácido. Vamos dar uma olhadinha rápida aqui no estado de oxidação, eu vou pegar um pouquinho mais de espaço aqui para a gente ver melhor. Você pode ver que, claramente, isso é uma reação de oxirredução, para o oxigênio, a gente teria aqui como carga -2. Então, aqui a gente tem 4 oxigênios, aqui a gente precisa multiplicar 4 vezes -2. Se eu fizer essa continha, eu vou ter -8. O nosso total tem que ser igual a -1, então, aqui para o meu manganês, eu preciso de +7, porque se eu somar +7 mais -8, eu tenho -1, o manganês tem estado oxidativo +7. Então, para os nossos produtos, a gente tem que formar um íon manganês 2+, então, aqui a gente formou Mn²⁺. A minha carga aqui, o meu estado oxidativo vai ser 2+. O manganês vai do estado oxidativo +7 para +2, ou seja, isso é uma redução no estado oxidativo, portanto, o manganês está reduzindo na reação de oxirredução. Agora, vamos olhar o ferro, vou mudar de cor. Nós temos Fe²⁺ o que indica que o estado oxidativo dele é +2, então, vou marcar que o estado oxidativo dele é +2. Mas perceba que aqui nos produtos, o ferro é +3, o estado oxidativo dele é +3, vai de +2 para +3. Só vou marcar aqui que o estado dele é +3, isso é um aumento no estado oxidativo. O íon de ferro, Fe²⁺ está sendo oxidado nessa reação de oxirredução. Conforme nós vamos pingando o permanganato de potássio, nós vamos formando os produtos aqui, e esse íons são incolores na solução. Conforme o permanganato de potássio reage, a cor púrpura vai desaparecendo, e a nossa solução vai ser incolor no final. Vamos dizer que nós colocamos um monte de permanganato na nossa solução e ela está incolor, mas então, nós colocamos mais uma gota, e a gente tem uma cor púrpura, então vou trocar de cor aqui. Imagine que a gente tem uma cor púrpura aqui, a gente tem uma cor púrpura porque a gente colocou mais uma gota. Essa cor púrpura indica o ponto de equivalência da titulação, e a razão desse ser o ponto de equivalência é devido à falta de cor dos nossos produtos. Então, se a gente tem essa cor púrpura, é porque nós temos um excesso que não reagiu na solução, um excesso de íons permanganato. Isso significa que nós reagimos totalmente nossos íons de ferro, Fe²⁺, que originalmente a gente tinha presente, então, nós paramos a titulação nesse ponto, nós alcançamos o ponto de equivalência da nossa titulação. Nós usamos um certo volume de permanganato de potássio na solução, então, vamos ver. Aqui em cima, a gente tinha um certo volume de permanganato de potássio, e vamos dizer que a gente usou daqui até mais ou menos aqui e aqui a gente ficou ainda com um pouquinho de permanganato. Se gente começou aqui e parou aqui, a gente tem um ΔV, então, aqui a gente tem um ΔV. Nós usamos um certo volume, e vamos dizer que esse volume foi de 20 ml. Vamos dizer que a gente utilizou 20 ml de permanganato de potássio para titular os íons de ferro, Fe²⁺. O nosso objetivo era encontrar a concentração de Fe²⁺ e, para descobrir a concentração de Fe²⁺, nós podemos descobrir quantos mols de permanganato a gente utilizou para reagir completamente com os íons de Fe²⁺. Então, vamos descobrir os mols usando a fórmula da molaridade, vou pegar um pouquinho de espaço aqui, eu vou fazer aqui embaixo. Então, a minha molaridade vai ser igual a mols por litro. Então, aqui eu tenho mols por litro. A minha molaridade, a minha concentração de permanganato, eu já sabia, então, eu só vou substituir, eu tenho 0,02 molar como a minha concentração, a minha molaridade, e eu quero descobrir quantos mols. Então, em vez de mols aqui, eu vou escrever "x", e aqui embaixo, o meu volume eu já sei que foi de 20 ml. Então, se eu transformar 20 ml para litros, eu só preciso, para fazer isso, só preciso dividir por 1.000, o meu volume em litros será de 0,02 litro. Agora, eu preciso fazer essa continha, então, eu vou puxar uma calculadora aqui e eu vou fazer 0,02 vezes 0,02, eu vou ter 0,0004. Então, aqui eu tenho "x", meu "x" vai ser igual a mols, que vai ser igual a 0,0004, Isso vai ser mols de íons permanganato, então, eu tenho MnO₄⁻. Essa quantidade de mols foi a necessária para a gente reagir completamente com o Fe²⁺, que a gente tinha originalmente na solução. Então, agora a gente precisa saber com quantos mols de Fe²⁺ nós começamos. Para fazer isso, a gente precisa usar a reação balanceada de oxirredução, então, a gente tem que olhar os coeficientes, porque eles que irão dizer a relação de mols. Vamos olhar aqui, eu vou fazer uma cor diferente. O coeficiente do permanganato é igual a 1, e do Fe²⁺ é 5, que a gente tem marcado aqui. Então, se a gente fizer uma relação entre esses dois, a gente tem aqui, vou fazer aqui embaixo, vou voltar para o amarelo, e eu vou fazer a relação deles. Então, eu tenho MnO₄⁻ e aqui eu tenho os meus íons de ferro, Fe²⁺, a minha relação vai ser de 1 para 5, então, a relação aqui vai ser de 1 para 5. Eu já tenho meu valor em mols, eu vou colocar esse valor aqui, 0,0004 mols, eu só preciso multiplicar cruzado, então, eu vou fazer esse valor vezes 5, então, se eu pegar a calculadora e fazer esse valor aqui vezes 5, eu tenho 0,002. Então, essa é a minha quantidade de mols, 0,002 mols de Fe²⁺. Nós estamos quase acabando, agora que a gente tem a quantidade de mols de Fe²⁺ e que nós sabemos o volume original, que era de 10 ml, a gente pode calcular a concentração. Vou pegar um pouquinho mais de espaço aqui, a minha fórmula da concentração, a gente já viu que é a molaridade ou concentração, que vai ser igual a mols por litro. Então, eu só preciso fazer aqui a concentração de Fe²⁺, isso aqui vai ser igual a mols, que eu já tenho, 0,002 mol e o meu volume era de 10 ml, passando para litros, eu tenho 0,01 litro. Se eu fizer essa continha, vamos só fazer na calculadora. Então, só preciso dividir isso aqui por 0,01 e eu tenho 0,2. Então, a minha concentração de Fe²⁺ que eu tinha originalmente é igual a 0,2 molar. Você poderia ter usado a equação MV é igual a MV e modificado, porque a relação aqui de mols que a gente viu aqui em cima não é de 1 para 1, então, você deveria modificá-la. Mas eu prefiro fazer esse caminho mais longo porque eu vou ter certeza que meu resultado está certo, e eu vou saber realmente o que está acontecendo.