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Universidade Federal do Maranhão – UFMA Centro de ciências sociais, saúde e tecnologia – CCSST Disciplina: Química analítica quantitativa Docente: Profº Drº Paulo Roberto Discente: Thainã Aparecida Jesus Rodrigues de Lima (Imperatriz, 17 de novembro de 2021) Prática 2- Volumetria Alcalimetria Imperatriz 2021 2 Thainã Aparecida Jesus Rodrigues de Lima Prática 2- Volumetria Alcalimetria Relatório apresentado ao curso de Engenharia de Alimentos- UFMA Como parte das exigências da disciplina de química analítica quantitativa. Orientador Prof. Drº Paulo Roberto. Imperatriz 2021 3 Sumário RESUMO ............................................................................................................... 4 1. INTRODUÇÃO ................................................................................................ 4 2. OBJETIVO ...................................................................................................... 5 3. MATERIAIS E REAGENTES ............................................................................. 5 3.1 Materiais ...................................................................................................... 5 3.2 Reagentes .................................................................................................... 5 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................................. 6 4.1 Preparo de uma solução de ácido clorídrico (HCl) 0,1 mol/L ....................... 6 4.2 Preparo de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,05 mol/L .................. 6 4.3 Padronização da solução de HCl 0,1 mol/L ................................................. 6 4.4 Padronização da solução de H2SO4 0,05 mol/L ........................................... 7 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................... 7 5.1 Preparo de uma solução de ácido clorídrico (HCl) 0,1 mol/L ....................... 7 5.2 Preparo de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,05 mol/L .................. 8 5.3 Padronização da solução de HCl 0,1 mol/L ................................................. 8 5.4 Padronização da H2SO4 0,05 mol/L ........................................................... 12 6. CONCLUSÃO ............................................................................................... 14 7. REFERÊNCIAS ............................................................................................ 16 4 RESUMO Neste experimento foram utilizadas técnicas de volumetria de neutralização: alcalimetria. Objetivou-se o preparo das soluções de HCl 0,1 mol/L e H2SO4 0,05 mol/L e a padronização das mesmas utilizando solução de NaOH 0,1 mol/L. Foram realizados cálculos precisos, como fator de correção, desvio padrão e coeficiente de variação. 1. INTRODUÇÃO Titulação é o processo de adição de quantidades discretas de um dos reagentes, geralmente com o auxílio de uma bureta, no meio reacional para quantificar alguma propriedade. Quando se pretende encontrar uma concentração, a titulação é um procedimento analítico e, geralmente, são feitas medidas de volume, caracterizando as titulações volumétricas (ROSSI, TERRA, 2004). De acordo com Baccan et. al. 2004, a volumetria de neutralização ou volumetria ácido/base é um método de análise baseado na reação entre os íons H3O+ e OH- (H3O+ + OH2H2O), cuja extensão é governada pelo produto iônico da água (KH2O = H3O+ OH-). Para Harris (2005), a análise volumétrica refere–se a todo procedimento em que se mede o volume de um reagente usado para reagir com um analito. Em uma titulação, pequenos volumes da solução de reagente – o titulante – são adicionados ao analito (titulado) até que a reação termine e a partir da quantidade de titulante que foi usada podemos calcular a quantidade de analito que está presente. O ponto final é o ponto da titulação onde ocorre uma alteração física associada à uma condição de equivalência, ele é indicado pela súbita mudança de alguma propriedade física da solução (pH por exemplo), diferente do ponto de equivalência, pode ser determinado experimentalmente (como por exemplo pela cor da solução) (MATOS, 2012). 5 2. OBJETIVO • Preparar uma solução de ácido clorídrico 0,10 mol/L a partir do ácido concentrado; • Preparar uma solução de ácido sulfúrico 0,05 mol/L a partir do ácido concentrado; • Aferir as soluções ácidas preparadas contra o hidróxido de sódio 0,1 mol/L. 3. MATERIAIS E REAGENTES 3.1 Materiais 2 Balões Volumétricos (100,00 mL); Erlenmeyers (100,00 mL); 1 Bureta (10,00mL); 2 Pipetas Graduadas (10,00 mL); 2 Pipetas Volumétricas (5,00 mL) 3 Béqueres (50 mL); 1 Proveta (50,00 mL); 1 Pipetador; 1 Pisseta; 1 Pipeta de Pasteur; Capela de Exaustão (AmazonLab); Suporte universal; Garras. 3.2 Reagentes Hidróxido de Sódio (NaOH) marca Vetec com pureza de 97%; Ácido Clorídrico (HCl) Ácido Sulfúrico (H2SO4) Água Destilada (H2O); Indicador fenolftaleína 1% (m/v) marca Vetec 99%. 6 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1 Preparo de uma solução de ácido clorídrico (HCl) 0,1 mol/L Inicialmente, observou-se os dados contidos no frasco de reagente e fezse o cálculo necessário. Em seguida, mediu-se 20 mL de água destilada e transferiu- se para um balão de 100 mL. Após, mediu-se 0,84 mL de HCl e transferiu-se para o balão. Adiante, o balão foi avolumado com água destilada. Ajustou-se o menisco com precisão. Após isso, homogeneizou-se a solução cuidadosamente, agitando o balão três vezes. Posteriormente, identificou-se devidamente o recipiente com a solução. 4.2 Preparo de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,05 mol/L Primeiramente, realizou-se o cálculo necessário para o preparo desta solução, usando os devidos dados do reagente. Em seguida, mediu-se 20,0 mL de água destilada e transferiu-se para um balão de 100 mL. Após, com uma pipeta graduada, mediu-se 0,3 mL de H2SO4 e transferiu-se para o balão. Adiante, o balão foi avolumado com água destilada. Por fim, completou-se com água destilada, ajustando o menisco adequadamente, homogeneizando e identificando a solução. 4.3 Padronização da solução de HCl 0,1 mol/L A priori, mediu-se, 50,00 mL de água destilada em uma proveta de 50,00 mL para cada um dos 4 erlenmeyers. Em seguida, adicionou-se 3 gotas de indicador fenolftaleína 1% (m/v), em cada erlenmeyer. Adiante, com exceção de um erlenmeyer (que se utilizou como sendo o branco de reagente), pipetou-se 5,0 mL de HCl. Posteriormente, ambientou-se a bureta de 10,0 mL com solução NaOH 0,1 mol/L, minimizando erros. Em seguida, adicionou-se a solução de NaOH para iniciar-se a titulação com o branco de reagente. Assim, titulou-se 1 gota do titulante, correspondendo a 0,05 mL, sendo nítida a mudança de cor da amostra. Após, ajustou-se o menisco da bureta novamente com solução NaOH, e 7 repetiuse a titulação para os demais erlenmeyers. Ao final de cada titulação, anotou-se o volume gasto para a mudança de cor de cada amostra, e ajustou-se o volume da bureta novamente. Diante dos valores obtidos em titulação, subtraiu-se o valor do branco de reagente, e assim, calculou-se a média das três amostras. 4.4 Padronização da solução de H2SO4 0,05 mol/L Inicialmente, ambientou-se uma bureta de 10,0 mL com solução NaOH 0,1 mol/L. Após, com a bureta implantada e montada ao suporte universal, adicionou-se a mesma solução até o menisco. Em seguida, adicionou-se 50,0 mL de água destilada em cada um dos 4 erlenmeyer utilizados nesta titulação. Adiante, adicionou-se 3 gotas de indicador fenolftaleína 1% (m/v) em cada erlenmeyer.Seguidamente, adicionou-se 5,00 mL de H2SO4 0,05 mol/L em cada erlenmeyer, com exceção de apenas um, , sendo o branco de reagente. Iniciou-se a titulação com a amostra B, do qual necessitou apenas de 1 gota para acontecer a viragem, observando a sua mudança de cor. Posteriormente, a bureta foi zerada novamente com solução de NaOH. A titulação continuou para os demais erlenmeyer, avolumando a bureta novamente para cada amostra. Observou-se o ponto de viragem de cada uma delas, garantindo uma boa agitação e um tempo de 30 segundos para assegurar a permanência de cor, indicando a viragem. Anotou-se o volume gasto em cada titulação e realizou-se os demais cálculos necessários, como média, desvio padrão e coeficiente de variação. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1 Preparo de uma solução de ácido clorídrico (HCl) 0,1 mol/L Os dados obtidos no frasco de reagente e necessários para o preparo da solução foram: Massa Molar (MM): 36,5 g/mol Volume (V) = 100,0 mL Concentração (C) = 0,1 mol Pureza (T): 36,5% d = Densidade Para determinar a concentração, utilizou-se o seguinte cálculo: 8 C = 11,9 mol/L Com isto, determinou-se o volume necessário: Ci x Vi = Cf x Vf 11,9 mol/L Vi = 0,1 mol/L x 100 mL Vi= 0,84 mL 5.2 Preparo de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,05 mol/L Primeiramente, determinou-se a concentração inicial para o preparo da solução: C = 18,4 mol/L Sendo: Peso Molar = PM Concentração = C Título = T Densidade = d Com isto, determinou-se o volume necessário: Ci x Vi = Cf x Vf 18,4 mol/L Vi = 0,1 mol/L x 100 mL Vi= 0,27mL, aproximando para 0,3 mL. 5.3 Padronização da solução de HCl 0,1 mol/L A priori, calculou-se o volume teórico de NaOH necessário na titulação do analito, conforme os cálculos: Ca .Va = Cb . Vb 9 0,1 mol/L x 5mL = 0,098 mol/L x Vb Vb = 5 mL de NaOH 0,1 mol /L Sendo: Ca = Concentração do ácido Va = Volume do ácido Cb = Concentração da base Vb = Volume da base Após realizada a titulação de cada amostra, calculou-se a média utilizando a seguinte fórmula: Vm = 4,85 mL Sendo: Vm = Volume médio A seguir, a tabela abaixo representando os valores obtidos: Tabela 1. Resultados obtidos na titulação com NaOH 0,1 mol/L Amostra Vol. gasto de NaOH Vol. gasto – branco Vol. Médio (mL) (mL) (mL) BRANCO 0,05 - 4,85 1 4,90 4,85 2 5,00 4,95 3 4,85 4,80 Observando a Tabela 1, é possível perceber que o volume gasto encontrasse abaixo do volume teórico calculado inicialmente. Isso pode ser explicado levando em consideração que o ácido está mais diluído, tornando o valor mais baixo. Posteriormente, o fator de correção irá corrigi-lo. 10 Em seguida, determinou-se o valor de fator de correção de HCl para cada uma das amostras: Para Amostra 1: FcHCl = 0,8337 Para Amostra 2: FcHCl = 0,8509 Para Amostra 3: FcHCl = 0,8251 Média do fator de correção das amostras 1, 2 e 3: x = 0,8365 Em seguida, calculou-se a concentração real de HCl para cada erlenmeyer, sabendo que sua concentração teórica era 0,1 mol/L. Para Amostra 1: Cr = CAnali. x FcHCl Cr = 0,1 mol/L x 0,8337 Cr = 0,08337 mol/L Para Amostra 2: Cr = 0,1 mol/L x 0,8509 Cr = 0,08509 mol/L Para Amostra 3: 11 Cr = 0,1 mol/L x 0,8251 Cr = 0,08251 mol/L Média das concentrações reais das Amostras 1, 2 e 3: Cm = 0,08365 mol/L Calculou-se então, o desvio padrão das medidas de concentração: s = √1,7258𝑥10−6 s = 𝟏, 𝟑𝟏𝟑𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟑 A partir do resultado de desvio padrão, calculou-se o coeficiente de variação: Sendo: S = Desvio padrão Cm = Concentração média 12 5.4 Padronização da H2SO4 0,05 mol/L Inicialmente, calculou-se o volume teórico de NaOH 0,1 mol/L gasto para alcançar a viragem de cor da amostra. Ca .Va = Cb . Vb Sendo: Ca = Concentração do ácido Va = Volume do ácido Cb = Concentração da base Vb = Volume da base Ca .Va = Cb . Vb 0,05 mol/L x 5mL = 0,098 mol/L x VB Vb = 5 mL de NaOH 0,1 mol /L Assim, prosseguiu-se com a titulação das 4 amostras, iniciando com o branco de reagente (B), e seguindo para as demais. A partir do volume gasto, obteve- se a média das amostras: Vm = 5,70 mL de NaOH 0,1 mol/L A tabela a seguir demonstra os valores obtidos para cada titulação: Tabela 2. Resultados obtidos na titulação com NaOH 0,1 mol/L em H2SO4 0,05 mol/L. Amostra Vol. gasto de NaOH Vol. gasto – branco Vol. Médio (mL) (mL) (mL) BRANCO 0,05 - 5,70 1 5,85 5,80 2 5,75 5,70 3 5,65 5,60 13 Observando a Tabela 2, é possível perceber uma variação pequena no volume gasto, podendo resultar em um baixo coeficiente de variação, resultando em um baixo índice de erro. Determinou-se então o fator de correção de H2SO4 de cada amostra, sabendo que sua concentração teórica é 0,05 mol/L, utilizando fórmula demonstrada em Amostra 1. Amostra 1: Fc H2SO4 = 0,9970 Amostra 2: Fc H2SO4 = Fc H2SO4= 0,9798 Amostra 3: 0,1 mol/L x 5 mL = Cb x 5,10 mL Cb = 0,0980 mol/L Média do fator de correção das Amostras 1, 2 e 3: x = 0,9798 A posteriori, calculou-se a concentração real de H2SO4 para cada erlenmeyer, sabendo que sua concentração teórica era 0,05 mol/L. Amostra 1: Cr = CAnali. x Fc H2SO4 Cr = 0,05 mol/L x 0,9970 Cr = 0,04985 mol/L Amostra 2: Cr = 0,05 mol/L x 0,9798 14 Cr = 0,04899 mol/L Amostra 3: Cr = 0,05 mol/L x 0,9626 Cr = 0,04813 mol/L Média das concentrações reais das Amostras 1, 2 e 3: Cm = 0,04899 mol/L Calculou-se o desvio padrão das medidas de concentração: s = √7,4365𝑥10−7 s = 𝟖, 𝟔𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟒 Determinou-se o coeficiente de variação: 6. CONCLUSÃO Os objetivos traçados foram atingidos, através dos cálculos realizados para cada amostra analisada. Assim, a padronização das duas soluções ocorreu com 15 baixo índice de erros. Verificou-se que o ácido usado na primeira padronização estava mais diluído que o esperado, o que resultou em uma quantidade de volume gasto mais baixo que o calculado. 16 7. REFERÊNCIAS TERRA, J.; ROSSI, A. V. Sobre o Desenvolvimento da Análise Volumétrica e Algumas Aplicações Atuais. Campinas-SP, 2004. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/qn/v28n1/23056 >. Acesso em: 05 de outubro de 2018. BACCAN, et. al. Química analítica quantitativa elementar. 3ª ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2004 HARRIS, Daniel C. Análise química quantitativa. 6 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005. MATOS M. A. C. Introdução a titulometria. Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química. 2012.
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