Enunciado

Uma mistura contendo apenas CHCl3 e

CH2Cl2 foi dividida em cinco partes para a

obtenção de amostras para determinações

em réplicas. Cada amostra foi dissolvida

em metanol e eletrolizada em uma célula

contendo um cátodo de mercúrio; o potencial do cátodo foi mantido constante a

1,80 V (versus ESC). Ambos os compostos foram reduzidos a CH4 (ver as reações

no Problema 22-36). Calcule o valor médio

das porcentagens de CHCl3 e CH2Cl2 presentes na mistura. Encontre os desvios

padrão e os desvios padrão relativos.

Passo 1

Nesta tarefa, precisamos calcular os valores médios das porcentagens de C H C l 3 e C H 2 C l 2 , desvios padrão e desvios padrão relativos.

Na análise química, a determinação coulométrica é realizada por titulação coulométrica: uma reação eletroquímica produz primeiro um titulante, uma substância que reage químicamente imediatamente com o analito. A quantidade de titulante gerada é proporcional à quantidade de analito e é determinada, de acordo com a lei de Faraday, a partir da intensidade da corrente (ou potencial) e do tempo necessário para completar a titulação:

Q = I ∙ t

A lei de Faraday relaciona o número de mols do analito à carga:

n a n a l i t i c o =   Q n ∙ F

onde n é o número de mols de elétrons na semi-reação do analito e F é a constante de Faraday que é igual a 96485 C/mol.

Temos reações:

2   C H C l 3 ​ + 6   H + + 6   e - + 6   H g → 2   C H 4 ​ + 3   H g 2 ​ C l 2

C H 2 ​ C l 2 ​ + 2   H + + 2   e - + 2   H g → C H 4 ​ + H g 2 ​ C l 2

Fazemos planilha com dados fornecidos:

Passo 2

Seja x = m C H C l 3 .

m C H 2 C l 2 = 0.1309 - x

O total de mols de elétrons pode ser calculado usando a carga e a constante de Faraday:

n = Q F

Os mols totais de elétrons são:

n t o t a l   e - = 3 M C H C l 3 x + 2 m a m o s t r a - 2 x M C H 2 C l 2

Colocamos a fórmula para o total de mols de elétrons na célula D5 e na célula F5 colocamos a fórmula para x:

Agora calculando as porcentagens:

% C C l 4 = m C H C l 3 m a m o s t r a 100 %

% C H 2 C l 2 ) = m C H 2 C l 2 m a m o s t r a 100 %

= m a m o s t r a - m C H C l 3 m a m o s t r a 100 %

Colocamos fórmula para porcentagem de C H C l 3 na célula F5 e para C H 2 C l 2 na célula G5:

Copiamos a fórmula de D5 para D6 até D9 para obter a quantidade total de elétrons em outras amostras:

Copiamos a fórmula de E5 para E6 até E9 para obter a massa de C H C l 3 em outras amostras:

Passo 3

Copiamos a fórmula de F5 para F6 até F8 para porcentagem de C H C l 3 em outras amostras:

C H 2 C l 2 em outras amostras:

Calculamos os valores médios das porcentagens de C H C l 3 e C H 2 C l 2 usando a função MÉDIA. Na célula F11 calculamos os valores médios da porcentagem de C H C l 3 e copiamos essa fórmula na célula G11 para obter valores médios da porcentagem de C H 2 C l 2 . Calculamos os desvios padrão de C H C l 3 e C H 2 C l 2 usando a função STDEV.S. Na célula F12 calculamos o desvio padrão de C H C l 3 e copiamos essa fórmula na célula G12 para obter o desvio padrão de C H 2 C l 2 . Calculamos os desvios padrão relativos de C H C l 3 e C H 2 C l 2   usando a equação:

r e l   D P = D e v   P a d M e d i a

Resposta

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