UTILIZAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL AISI 430 COMO ELETRODO INDICADOR EM TITULAÇÃO POTENCIOMÉTRICA

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Souza, R.R. (FACULDADE DE SÃO BERNARDO DO CAMPO) ; Rizzini, P.F. (FACULDADE DE SÃO BERNARDO DO CAMPO) ; Silva, M.R.T. (FACULDADE DE SÃO BERNARDO DO CAMPO) ; Silva, M.M.P. (FACULDADE DE SÃO BERNARDO DO CAMPO)

Resumo

A titulação potenciométrica é uma técnica analítica utilizada para determinar a concentração de soluções. Assim, este trabalho destina-se a verificar a possibilidade de utilização de placas de aço AISI 430 como eletrodo indicador em titulações potenciométricas de ácido forte por base fraca e base fraca por ácido forte, tomando como referência o eletrodo de calomelano saturado. Avaliou-se também a influência da passivação com ácido nítrico nos resultados, os quais foram comparados a resultados obtidos por meio da titulação comum (com fenolftaleína) e pHmetro, a fim de verificar a equivalência do ponto estequiométrico. Os resultados obtidos mostraram que o aço AISI 430 pode ser utilizado como eletrodo indicador no sistema em questão.

Palavras chaves

Titulação Potenciométrica; Eletroquímica; Passivação

Introdução

Os eletrodos são partes fundamentais de uma análise eletroquímica, e por isso são muito estudados, com o intuito de obter resultados cada vez mais confiáveis. Os eletrodos são classificados em eletrodos de referência (não variam seu potencial medido, como, por exemplo, o eletrodo de hidrogênio) e eletrodos indicadores (variam o potencial de acordo com o meio em que estão inseridos, permitindo determinar a concentração deste) (HARRIS, 2011; RABOCKAI, 1977). A titulação potenciométrica é uma técnica analítica que permite determinar a concentração de um eletrólito utilizando a diferença de potencial medida por um eletrodo indicador (HIGSON, 2009). Estudos mostram que os aços inoxidáveis podem ser utilizados como eletrodos indicadores, uma vez que permitem determinar o ponto estequiométrico de uma titulação a partir da variação no potencial medido (TERRA, 2003; CARVALHO, 2011). Estes eletrodos podem ser quimicamente modificados por métodos como a passivação, que consiste na formação de um filme de óxido sobre o material, reduzindo a susceptibilidade do mesmo à corrosão (GENTIL, 2007). Essa passivação é definida por normas técnicas (ASTM A967). Com isso, o objetivo deste trabalho é verificar a possibilidade de utilizar o aço inoxidável AISI 430 como eletrodo indicador em titulações potenciométricas de ácido clorídrico (HCl) por hidróxido de amônio (NH4OH) e hidróxido de amônio por ácido clorídrico, tendo-se como referência o eletrodo de calomelano saturado (ECS) comparando com os resultados obtidos com placas de aço passivadas em ácido nítrico (HNO3) 40% (v/v), e verificando a equidade com volumes estequiométricos obtidos pelo método tradicional de titulação (com fenolftaleína) e com pHmetro para sistemas com base fraca como titulado.

Material e métodos

Para as determinações de potenciais as placas de aço AISI 430, de aproximadamente 7 x 2 cm, foram preparadas inicialmente por meio do uso de lixas de 320, 400 e 600 mesh, sucessivamente. Após a etapa de lixamento, foi realizada a limpeza com água destilada, seguida de secagem com ar quente. A caráter comparativo, os testes se distinguiram por placas apenas lixadas e placas submetidas a tratamento químico em banho passivante com HNO3 40% (v/v) por 30 minutos à temperatura ambiente. A área de contato da placa para exposição contínua e controlada foi delimitada por meio do uso de papel transparente autoadesivo, para se evitar variações nos potenciais medidos devido à variação da área com aumento do volume. Utilizaram-se para titulação soluções de HCl e NH4OH, ambos 0,10 mol.L-1, como titulante e titulado e vice-versa. As placas foram submetidas a estabilização na solução do titulado por 20 minutos. Durante a titulação, foram tomadas notas dos volumes do titulante e potenciais medidos em mV, utilizando o ECS como referência, com tempo de estabilização de um minuto entre cada medida, variando-se o volume de 0,5 em 0,5 mL. A verificação do ponto estequiométrico como contraprova foi realizada a partir da titulação convencional com fenolftaleína como indicador e com pHmetro para as titulações com base fraca como titulado, o que inviabilizava o uso do indicador, devido ao fato de a mudança de coloração não ser de fácil visualização no ponto estequiométrico. Todos os ensaios foram realizados à temperatura ambiente de 25ºC, com duas placas, e em duplicatas em dias diferentes, garantindo-se assim a reprodutibilidade do experimento.

Resultado e discussão

Os potenciais foram medidos em mV/ECS e registrados para obtenção da curva de titulação em função do volume de titulante adicionado à solução, a partir da qual construiu-se a curva da 1º derivada, sabendo-se que o ponto de máximo ou de mínimo da derivada corresponde ao volume de titulante adicionado para obtenção do ponto estequiométrico da titulação. Os resultados obtidos para o ponto estequiométrico nas titulações potenciométricas realizadas são apresentados na Tabela 1. Verifica-se que os volumes de titulante gastos para atingir o ponto estequiométrico nas titulações utilizando as placas de aço AISI 430 foram muito próximos aos obtidos pelo método convencional, com baixo desvio nas repetições. Ao se utilizar o HCl como titulante, observou-se que as placas passivadas obtiveram resultados mais próximos aos do método tradicional. No entanto, ao se utilizar a base fraca como titulante, os melhores resultados foram obtidos com as placas de aço sem tratamento. A Figura 1 apresenta um exemplo de curva de titulação obtida em placa não passivada, tendo o HCl como titulante, e a Figura 2 a sua 1ª derivada. As Figuras 3 e 4 apresentam as mesmas informações, porém em ensaios utilizando NH4OH como titulante. A Figura 5 apresenta um exemplo de curva de titulação obtida em placa passivada, tendo o HCl como titulante, e a Figura 6 a sua 1ª derivada. As Figuras 7 e 8 apresentam as mesmas informações, porém em ensaios utilizando NH4OH como titulante. A partir da observação das curvas de titulação, verifica-se que as curvas obtidas pela titulação potenciométrica utilizando o aço AISI 430 como eletrodo indicador, apresentam-se muito próximas ao perfil esperado pelo método tradicional, principalmente quando se trata de curvas de placas que foram passivadas antes da realização da titula

Tabela 1: Volumes no ponto estequiométrico Figuras 1 a 4: Curvas de titulação potenciométrica


Figuras 5 a 8: Curvas de titulação potenciométrica

Conclusões

Com os resultados obtidos, verifica-se que é possível a utilização de placas de aço AISI 430 em titulações potenciométricas de ácido clorídrico e hidróxido de amônio, pois os volumes estequiométricos obtidos são muito próximos aos do método convencional de titulação, assim como as curvas de titulação. Recomenda-se a passivação do aço antes dos ensaios, pois o perfil gráfico se aproxima mais do ideal.

Agradecimentos

À Fundação Educacional João Ramalho, e à Faculdade de São Bernardo do Campo.

Referências

HARRIS, D. Explorando a química analítica. Ed. 4. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2011. 550 p.
RABOCKAI, T. Eletroquímica: Iônica e Eletródica. ED. 2. São Paulo: Universidade de São Paulo, 1977. 102 p.
HIGSON, S. Química analítica. Ed. 1. São Paulo: Editora McGraw-Hill, 2009. 452 p.
TERRA, L. H.; TORRES, N.; AGOSTINHO, S. M. L. Construção e Aplicação de Eletrodo de Aço Inoxidável UNS S31254 Como Eletrodo Indicador em Titulações Condutimétricas. Química Nova. São Paulo, n. 1, v. 26, p. 21-24, 2003.
CARVALHO, B. R.; CUNHA, D. A.; UTCHUK, V. F. S.; AGOSTINHO, S. M. L.; SILVA, M. M. P. Titulação Potenciométrica Ácido-Base: Utilização do Aço AISI 304 Previamente Passivado Como Eletrodo Indicador. In: 34ª RA – SBQ, 2011.
GENTIL, V. Corrosão, LTC, Rio de Janeiro, 5ª edição, 2007.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. A967 / A967M-13: Standard Specification for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts. West Conshohocken, 2007.