UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI

CAMPUS ALTO PARAOPEBA

Determinação de cloro ativo em alvejantes

Relatório apresentado como parte das

exigências da disciplina Química Analítica

Experimental, sob responsabilidade da

profa. Ana Maria de Oliveira.

Anna Luisa Silva Cotta - 114550012

Camylla Karen Sales Silva - 114550015

Eugênia Abreu - 124500002

Larissa Ferreira da Silva – 114550029

Maysa Martins Almeida - 114550036

Ouro Branco – MG

Agosto de 2013

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DETERMINAÇÃO DE CLORO ATIVO EM ALVEJANTES

Resumo

Uma titulação redox é dada por uma reação de oxirredução entre o analito e o

titulante. Quando a titulação de um analito com comportamento redutor é feita

diretamente com iodo, tem-se a iodimetria. Mas quando uma amostra de um analito

oxidante adicionado a um excesso de I- é titulada com solução padrão de tiossulfato,

tem-se a iodometria. Com isso, o experimento realizado teve como objetivo a

determinação do teor de cloro-ativo numa amostra de água sanitária Santa Clara a

base de hipoclorito de sódio. Para tanto, preparou-se uma solução de amido com a

adição de uma pasta de amido em um pouco de água destilada em ebulição e, sob

agitação, esperou-se esfriar, adicionou-se iodeto de potássio na solução e

armazenou-a em um vidro escuro fechado. Posteriormente, realizou-se a

padronização de uma solução de tiossulfato de sódio através da titulação de uma

solução, contendo solução de ácido sulfúrico, iodato de potássio e iodeto de

potássio, usando-se tiossulfato de sódio como titulante e titulando-se a solução até

que esta se apresentasse quase incolor; feito isso, adicionou-se gotas de solução

indicadora de amido e continuou-se a titulação até o desaparecimento da coloração

azul. E por último, fez a determinação iodométrica do cloro-ativo em alvejante

comercial para uma triplicata; para isso, adicionou-se água destilada e solução de

iodeto de potássio a uma alíquota já diluída em água destilada e, em seguida,

adicionou-se ácido acético glacial. Iniciou-se a titulação com solução padrão de

tiossulfato de sódio até que a solução ficasse quase incolor. Adicionou-se solução

de amido e continuou-se a titulação até que a solução se apresentasse incolor. Nos

resultados, observou-se um teor de cloro-ativo abaixo do valor apresentado no rótulo

do produto, podendo ser explicado pela oxidação da solução de iodo pelo ar, pela

perda de iodo por volatilização ou por erros operacionais. Portanto, a determinação

de cloro-ativo em uma amostra de alvejante pode ser feita através de iodimetria ou

iodometria, no caso da amostra da água sanitária Santa Clara obteve-se um teor

percentual de cloro-ativo diferente do valor teórico contido na embalagem do

produto.

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1) Resultados e discussões

A água sanitária comercial é uma solução diluída de hipoclorito de sódio

(NaOCl), obtida ao se passar gás cloro por uma solução concentrada de hidróxido

de sódio, de acordo com a seguinte reação:

2NaOH + Cl2 → NaOCl + NaCl + H2O (I)

Observando a reação, nota-se que além do hipoclorito, há também a

formação de cloreto de sódio. A presente análise visa determinar o teor de cloro

ativo na amostra de água sanitária Santa Clara, bem como a percentagem de

cloretos presentes. Esta determinação geralmente é feita através de métodos

iodométricos.

O método de titulação iodométrica direta, às vezes denominado iodimetria,

refere-se às titulações com uma solução padrão de iodo. O método de titulação

iodométrica indireta, às vezes denominado iodometria, corresponde à titulação do

iodo liberado em reações químicas (VOGEL et al., 2008).

Na iodimetria, um analito com comportamento redutor é titulado diretamente

com o iodo (para produzir I-). Já na iodometria, um analito oxidante é adicionado a

um excesso de I- para produzir iodo, que é então titulado com uma solução-padrão

de tiossulfato (HARRIS., 2011). A descrição mais precisa da semi-reação do iodo

nessas aplicações é:

I3- + 2e- ⇌ 3I- Eº = 536 V (II)

em que I3- é o íon triiodeto (VOGEL et al., 2008).

O íon tiossulfato (S2O32-) é um agente redutor moderadamente forte que tem

sido amplamente utilizado na determinação de agentes oxidantes por meio de um

procedimento indireto que envolve o iodo como intermediário. Na presença de iodo,

o íon tiossulfato é quantitativamente oxidado para formar o íon tetratianato (S4O62-)

de acordo com a seguinte reação:

I3-(aq) + 2S2O3

2-(aq) ⇌ 3I-(aq) + S4O6

2-(aq) (III)

O tiossulfato de sódio (N2S2O3.5H2O) é facilmente obtido com alto grau de

pureza, mas há sempre dúvida quanto ao teor exato de água devido à natureza

eflorescente do sal e outras razões. A substância, portanto, não é adequada como

padrão primário. É um agente redutor em virtude da reação de meia-célula

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2S2O32- ⇌ S4O6

2- + 2e (VOGEL et al., 2008). (IV)

Para superar este problema, padroniza-se o tiossulfato pela reação com o

iodato de potássio. O iodato de potássio reage bem com o iodeto de potássio em

meio ácido para liberar iodo:

IO3- + 5I- + 6H+ ⇌ 3I2 + 3H2O (V)

A velocidade da reação aumenta bastante com o aumento da concentração

de íons H+, e por isso deve ser feita em solução fortemente ácida. No entanto, em

soluções muito ácidas podem ocorrer erros devido à oxidação do iodeto pelo

oxigênio do ar, mas fazendo-se a padronização do tiossulfato, o erro da

concentração final será minimizado (BACCAN et al.,2001).

A mistura de iodato e iodeto na solução neutra permanece incolor até a

adição de um ácido (neste caso, ácido sulfúrico). Na presença do ácido,

imediatamente desenvolve-se uma coloração marrom-amarelada típica da existência

de iodo livre. O iodo liberado é titulado com tiossulfato.

O amido é o melhor indicador que pode ser escolhido para essas titulações,

pois forma um complexo de cor azul intensa com iodo. O amido não é um indicador

redox, pois responde especificamente à presença de I2, e não a uma variação do

potencial redox.

Na solução de amido utilizada, além do amido e da água, ocorreu adição de

iodeto de potássio (KI) à solução. A adição deste permite a dosagem do iodo

liberado com solução padronizada de tiossulfato de sódio (Na2S2O7) usando goma

de amido como indicador (VOGEL et al., 2008). Devido à instabilidade da solução de

amido se faz necessário o armazenamento desta em um recipiente escuro.

Para determinar o teor de cloro ativo em uma solução de hipoclorito de sódio

usa-se o método iodométrico. A determinação do cloro ativo baseia-se na

dissociação iônica do íon hipoclorito (ClO-) em meio ácido, formando cloro (Cl2). O

cloro livre formado na reação é determinado iodometricamente pela adição de iodeto

de potássio (KI) e ácido acético glacial na solução de hipoclorito de sódio (escolheu-

se este devido ao fato dele ser um ácido fraco, liberando uma baixa quantidade de

íons H+ no meio, o que não promove erros no resultado). A quantidade de iodo

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liberado é equivalente ao cloro livre que pode ser determinado pela titulação com

uma solução padrão de tiossulfato de sódio (Na2S2O3). A reação envolvida neste

caso é:

ClO−(aq) + 3I−(aq) + 2H+

(aq) → I3−

(aq) + Cl−(aq) + H2O(l) (VI)

Para a determinação do teor de cloro-ativo é preciso que se conheça a

concentração da solução de tiossulfato de sódio. Para a determinação desta é

necessário que se conheça a quantidade de matéria em moles de iodato, calculada

através da reação II. Adicionou-se 10,00mL da solução de KI 0,02 mol L-1. Para cada

mol de iodato adicionado, 2 moles de triiodeto são produzidos, então:

n2 = 2n1 n2 = 2 x 10-2L x 0,02 mol L-1 = 4,00 x 10-4 mol

em que n1 é o numero de matéria em moles de iodato, e n2 é o número de matéria

em moles de triiodeto.

Conforme visto na reação III, no ponto de equivalência da titulação, para cada

mol de triiodeto titulado são necessário 2 mol de titulante (tiossulfato).

2n3 = n2 n3 = 0,50 x 4,00 x 10-4 = 2 x10-4 mol

onde n3 é o número de matéria em moles de tiossulfato utilizado como titulante.

Como n3 = Msolução x Vsolução Msolução x Vsolução = 2 x 10-4 mol.

Como foram realizadas quatro replicatas, tem-se:

Na primeira replicata, M1 = 2,00 x 10-4 mol / 12,00 x 10-3 L = 1,67 x 10-2 mol L-1

Na segunda replicata, M2 = 2,00 x 10-4 mol / 12,00 x 10-3 L = 1,67 x 10-2 mol L-1

Na terceira replicata, M3 = 2,00 x 10-4 mol / 12,20 x 10-3 L = 1,64 x 10-2 mol L-1

Na quarta replicata, M4 = 2,00 x 10-4 mol / 12,50 x 10-3 L = 1,60 x 10-2 mol L-1

O cálculo da média ( M ) das replicatas e do desvio padrão (s) encontrado são

dados por:

M = (1,67 x 10-2 + 1,67 x 10-2 + 1,64 x 10-2 + 1,60 x 10-2) /4 = 16,45 x 10-3mol L-1

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1

)(1

N

xxs

N

i

i= 33,17 x 10-3

Então, a concentração da solução de tiossulfato em questão é (16,45 33,17)

x 10-3 mol L-1.

De acordo com a reação VI, cada mol de triiodeto reage com 2 moles de

tiossulfato. Então:

2n2 = n3 n2 = (Msolução x Vsolução) / 2

Como a relação entre os íons hipoclorito da amostra e os íons iodeto

(provenientes da solução de iodeto de potássio) é de um para um, tem-se:

n4 = n2 = (Msolução x Vsolução) / 2

onde n4 é o número de matéria em moles do hipoclorito. Seguem os cálculos do

número da matéria em moles do hipoclorito em cada replicata:

Na primeira replicata, n4 = (0,02 x 3,7 x 10-3)/2 = 3,7 x 10-5 mol;

Na segunda replicata, n4 = (0,02 x 3,7 x 10-3)/2 = 3,7 x 10-5 mol;

Na terceira replicata, n4 = (0,02 x 3,6 x 10-3)/2 = 3,6 x 10-5 mol.

A amostra de água sanitária (5mL) foi diluída até 100mL. Adicionou-se 30 mL

de água destilada, 10 mL de solução de iodeto de potássio (10%) e 10 mL desta

solução diluída da amostra (3 replicatas). Com isto, o teor de hipoclorito de sódio em

cada replicata é dado pela massa de hipoclorito presente a cada 100mL de

alvejante. Tem-se então que:

Malvejante = (n4 / Valvejante) x fdilução Calvejante = Malvejante x MM

onde Malvejante é a concentração de hipoclorito de sódio no alvejante (mol L-1); n4 é o

número de matéria em moles de hipoclorito; Valvejante é o volume da amostra; fdiluição é

o fator de diluição; Calvejante é a concentração de hipoclorito de sódio no alvejante (g

L-1) e MM é a massa molar do hipoclorito de sódio.

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O teor de hipoclorito presente no alvejante é dado por: Teor (%) = Calvejante x d

x 100, onde d é a densidade da água sanitária (1g mL-1).

Na primeira replicata, Malvejante = (3,7 x 10-5 / 0,01) x 20 = 7,40 x 10-2 mol L-1

Calvejante = 7,40 x 10-2 x 74,50 = 5,513 g L-1

Teor = 5,513 g L-1 x 1g mL-1 x 100 = 0,5513%

Na segunda replicata, Malvejante = (3,7 x 10-5 / 0,01) x 20 = 7,40 x 10-2 mol L-1

Calvejante = 7,40 x 10-2 x 74,50 = 5,513 g L-1

Teor = 5,513 g L-1 x 1g mL-1 x 100= 0,5513%

Na terceira replicata, Malvejante = (3,6 x 10-5 / 0,01) x 20 = 7,20 x 10-2 mol L-1

Calvejante = 7,20 x 10-2 x 74,50 = 5,364 g L-1

Teor = 5,364 g L-1 x 1g mL-1 x 100= 0,5364%

Desta forma, calcula-se a média ( M ) dos teores e seu respectivo desvio

padrão (s):

M = (0,5513 + 0,5513 + 0,5364) / 3 = 0,55%

1

)(1

N

xxs

N

i

i= 8,60 x10-3

Então, o teor de hipoclorito de sódio na água sanitária Santa Clara obtido

experimentalmente foi de 0,55 (8,60 x 10-3) %. De acordo com a embalagem do

produto analisado e com as exigências da ANVISA (Agência Nacional de Vigilância

Sanitária), o teor de cloro ativo deveria estar entre 2,0% e 2,5%. O valor encontrado

nesta análise está abaixo do teórico e isso se deve a erros.

Duas importantes fontes de erros em titulações iodométricas e iodimétricas,

são a oxidação de uma solução de iodeto pelo ar e a perda de iodo por volatilização.

Os íons iodeto em meio ácido são oxidados lentamente pelo oxigênio atmosférico

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(BACCAN et al., 2001). Erros dos operadores também podem ter ocorrido durante a

realização da análise.

2) Conclusão

Pode-se determinar o teor de hipoclorito de sódio presente na amostra de

alvejante utilizando-se métodos titulométricos iodométricos, e portanto, concluir a

viabilidade deste por meio de um controle de qualidade. De acordo com a ANVISA,

em sua portaria nº 89/94, é definida "água sanitária" como: soluções aquosas a base

de hipoclorito de sódio ou cálcio com o teor de cloro ativo entre 2,0% p/p a 2,5% p/p.

Assim, os fabricantes de alvejantes devem respeitar os limites impostos pela

legislação brasileira, como medida de segurança à saúde do consumidor, como

também para garantir resultados satisfatórios no seu uso.

A amostra do alvejante da marca Santa Clara apresentou o teor de cloro

ativo muito menor – a saber, 0,55 (8,60 x 10-3) %, do que o valor definido pela

legislação, o que implica em menor eficácia do produto. Isso pode ter ocorrido

devido a problemas na vedação da embalagem, uma vez que o cloro evapora

facilmente, bem como erros de operação durante a titulação e provável oxidação de

íons iodeto. Devem ser considerados também erros associados à instabilidade da

solução de amido, dependendo da forma como é feito a sua armazenagem e tempo

de estoque, levando a redução do teor de cloro ativo.

3) Referências bibliográficas

ANVISA - AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA. Saneantes.

Disponível em: <http://www.anvisa.gov.br/legis/portarias/89_94.htm>. Acesso em :

20 ago. 2013.

BACCAN, N.; ANDRADE, J.C.;GODINHO, O.E.S.; BARONE, J.S. Química Analítica

Quantitativa Elementar. 3 ed. São Paulo: Edgar Blücher, 2001. 308 p.

HARRIS, Daniel C. Análise química quantitativa. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.

868 p.

VOGEL, Arthur Israel. Análise química quantitativa. 6 ed. Rio de Janeiro: LTC,

2008. XVIII, 462 p.