Determinação da acidez total do vinagre e a determinação do teor de hidróxido de sódio na soda cáustica.

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL
AULA 20 e 21.
Determinação da acidez total do vinagre e a determinação do teor de
hidróxido de sódio na soda cáustica.
ALUNOS: RA:
Bruna Da Costa Buzatto 115372
Álefe Zenichiro Yabusame 115571
Joyce Heloisa Feliciano 115175
TURMA: 034
DISCIPLINA: Química Geral Experimental
PROFESSOR: Guilherme Pereira
Maringá, 28 de novembro de 2019
1.RESUMO
No primeiro experimento, pode-se obter a determinação do teor de
hidróxido de sódio na soda cáustica. Deste modo, foi realizada a titulação da
solução de soda cáustica para saber se a quantidade de NaOH presente nela
era equivalente a indicada pelo fabricante. Por conseguinte, realizou-se a
titulação usando o HCl e efetuou-se o procedimento três vezes, para obter-se
uma média, pois o ponto de viragem é muito rápido, podendo ocorrer um erro
maior. Em seguida fez-se os cálculos necessários e notou-se que a quantidade
de NaOH foi de 0,34% na solução.
No experimento da determinação da acidez total do vinagre, foi-se
necessário utilizar o método de titulação novamente. Para que este método
ocorresse foi- se necessário uma solução de hidróxido de sódio (NaOH), sendo
ele um padrão secundário, e 2,00mL de uma amostra de vinagre. Afim de obter
melhores resultados o procedimento de titulação foi repetido 3 vezes. Assim
determinou-se o teor de ácido acético presente no vinagre. Deste modo,
encontrou-se, com esse experimento, um teor de 5,7% de ácido acético na
amostra de vinagre, o que aponta uma grande margem de erro, já que o teor
do ácido acético dado no rótulo do vinagre era de 4,2%, este erro pode ter sido
ocasionado pelo erro pessoal da equipe que realizou o experimento ou até
mesmo do fabricante do vinagre.
Palavras-chaves: titulação, padrão secundário, ponto de viragem, teor de
composto na solução.
2.INTRODUÇÃO
Os procedimentos gerais no laboratório de química, foram executados
com o objetivo de determinar a acidez total do vinagre e determinar o teor de
hidróxido de sódio na soda cáustica.
O hidróxido de sódio, cuja fórmula molecular é o NaOH, pertence à classe
das bases, sendo classificada como forte, é também comumente chamado
de soda cáustica. É um sólido branco cristalino, higroscópico (absorve água) se
transformando em um liquido incolor quando absorve água do ar, bem solúvel
em água. Tem uma massa específica (densidade) de 2,3 g/ cm3, ponto de fusão
de 318 °C (anidro), sendo solúvel em água e solventes polares e forma uma
solução corrosiva. É considerada uma substância química muito perigosa por
ser tóxica e reagir exotermicamente com água, ácido e solventes polares,
liberando vapor sufocante e corrosivo e formando soluções fortemente
alcalinas. Seja na forma sólida ou em solução pode causar sérias queimaduras
quando em contato com pele ou olhos.
Já o vinagre é o produto resultante da fermentação de certas bebidas
alcoólicas, particularmente do vinho. Na fermentação do vinho, microrganismos
da espécie transformam o álcool etílico em ácido acético. Após a fermentação
o vinho fica com cerca de 4 a 5% de ácido acético, recebendo então o nome de
vinagre. O Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA)
estabelece em sua instrução normativa nº6 que o teor ácido acético para
vinagre deve estar entre 4 a 6% (BRASIL, 2012).
Para determinar o teor de alguma substância presente em uma solução
ácido-base utiliza-se o processo de titulação, processo que tem como objetivo
descobrir a concentração em mol/L de uma solução a qual não sabemos a
composição (analito), por meio da sua reação de neutralização (ácido-base)
com outra solução a qual sabemos a concentração e a composição (titulante),
descrito na [Reação 1]:
[Reação 1]
A reação 1 representa a equação de uma titulação.
Através da neutralização com o auxilio de um indicador pode-se fazer
uma análise volumétrica e assim com os cálculos calcular a porcentagem da
substância presente na solução.
Faz-se necessário destacar, os principais tipos de titulações, sendo eles o
de precipitação, formação de complexos, titulação sem indicadores e o de
ácido-base (acidimetria-alcalimetria). Vale ressaltar que existem muitas teorias
sobre o conceito ácido-base. Seguindo o conceito de Arrhenius, ácidos são
substâncias que liberam íons H+ em solução aquosa, enquanto bases são
substâncias que liberam íons OH-. Embasados nestes conhecimentos, surge a
metodologia de titulação ácido base. Trata-se da execução de uma reação de
neutralização por meio da adição de uma solução titulante a uma solução
titulada, com concentrações e quantidades conhecidas.
A titulação de ácido-base pode-se ser considerada uma solução de ácido
que é titulada com uma solução alcalina (acidimetria), onde, as hidroxilas da
solução alcalina combinam-se com os hidrogênios ionizáveis do ácido,
aumentando o pH da solução; em determinado pH o ponto de equivalência é
atingido e a reação terminada. O mesmo raciocínio se aplica as soluções
alcalinas tituladas por ácidos (alcalimetria): o pH no ponto de equivalência
depende da natureza e da concentração dos reagentes. Deste modo, a
titulação torna-se fundamental para a química, pois, determinam o ponto de
equivalência e o pH, podendo proporcionar vários métodos e procedimentos
úteis para o cotidiano.
3.OBJETIVO
Experimento 1
Determinar o teor de hidróxido de
sódio (NaOH) na soda cáustica.
Experimento 2
Determinar a acidez total de uma
amostra de vinagre.
4.MATERIAIS E MÉTODOS
4.1.MATERIAIS
Experimento 1
• Suporte Universal;
• Garra Metálica;
• Bureta (25 mL);
• Pipeta Volumétrica (10mL);
• Erlenmeyer (250 mL);
• Água Destilada;
• Fenolftaleína;
• Solução de Ácido Clorídrico (HCl);
padrão secundário;
• Soda Cáustica (10,00 mL);
• Balança semi-analítica.
Experimento 2
• Suporte Universal;
• Garra Metálica;
• Bureta (25 mL);
• Pipeta Volumétrica (2,0 mL);
• Erlenmeyer (250 mL);
• Água Destilada;
• Fenolftaleína;
• Solução de Hidróxido de Sódio
(NaOH); padrão secundário;
• Vinagre (2,0 mL)
4.2.MÉTODOS
Experimento 1
Inicialmente, lavou-se a bureta com pequenas quantidades de solução de
ácido clorídrico, HCl (padrão secundário), escoando-o antes da adição do novo
volume. Em seguida, monta-se no suporte universal, uma garra metálica e nela
prende-se a bureta, enchendo-a até um pouco acima da marca do zero, com o
HCl. Aos poucos, abre-se a torneira, para que se preencha a extremidade
inferior da bureta não deixando haver bolhas abaixo da torneira e, após isso
completa-se a bureta com 25 mL da solução ácida. Após isso, transfere-se
para um Erlenmeyer com a ajuda de uma pipeta volumétrica 10,0 mL de soda
cáustica. Anota-se a massa da mesma e o volume da solução. Despois,
adiciona-se no Erlenmeyer cerca de 50 mL de água destilada e três gotas de
indicador fenolftaleína, homogeneíza-se a solução.
Logo depois, coloca-se o Erlenmeyer sob a bureta e, gota a gota,
escoasse a solução titulante, até a mudança de coloração, controlando a
torneira com a mão esquerda e, com a mão direita agitando-se o Erlenmeyer
(movimentos circulares). Por fim, anota-se com exatidão o volume de titulante
gasto na neutralização, repete-se o experimento mais duas vezes para obter-se
o volume médio gasto na neutralização, e no final das três calcula-se a
percentagem de Hidróxido de Sódio (NaOH), (m/m), na amostra de soda
cáustica.
Experimento 2
Inicialmente, lava-se a bureta com pequenas quantidades de solução de
hidróxido de sódio, NaOH, (padrão secundário), escoando-o antes da adição
do novo volume e, após completa a bureta com o volume quando não houver
mais bolhas. Após isso, transfere-se para um Erlenmeyer com a ajuda de uma
pipeta volumétrica 2,0 mL de uma mostra de vinagre. Após isso, adiciona-se no
Erlenmeyer cerca de 50 mL de água destilada e três gotas de indicador
fenolftaleína, homogeneíza-sea solução.
Logo depois, coloca-se o Erlenmeyer sob a bureta e, gota a gota,
escoasse a solução titulante, até a mudança de coloração, controlando a
torneira com a mão esquerda e, com a mão direita agitando-se o Erlenmeyer
(movimentos circulares). Por fim, anota-se com exatidão o volume de titulante
gasto na neutralização, repete-se o experimento mais duas vezes para obter-se
o volume médio gasto na neutralização, e no final das três calcula-se a
percentagem de ácido acético (CH₃COOH), (m/v), na amostra de vinagre e
compara-o com o rótulo do mesmo.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para determinar a acidez do vinagre e o teor de hidróxido de sódio na
soda caustica foram realizadas titulações utilizando os padrões secundários
obtidos na padronização feita no experimento anterior a este. Primeiramente,
foi realizado o experimento com a soda, visto que o ácido clorídrico (padrão
secundário) é mais fácil de lavar da bureta em comparação com o hidróxido de
sódio. A reação é descrita na reação abaixo [Equação 1], note porem que o
NaOH utilizado não é o padrão secundário do experimento anterior e, sim a
soda caustica:
HCl (aq) + NaOH (aq) H2O (l) + NaCl (aq)
[Equação 1]
Nessa reação a relação é 1:1, dessa forma o valor em mol gastos do
titulante será o mesmo do titulado, evitando assim de fazer mais um cálculo
relacionando a quantidade de mols. A média dos volumes gastos de HCl para a
neutralização foi de 8,8 mL ( ) e, como a concentração real da𝑣𝑚 = 8,6+8,9+8,93
solução ácida é de 0,097 mol/L é possível descobrir o número de mols gastos
[Equação 2]:
; = 8,53x10-4 mol𝐶 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝐻𝐶𝑙 =
𝑛
𝑉(𝐿) 0, 097 𝑚𝑜𝑙/𝐿 =
𝑛
0,0088 𝐿
[Equação 2]
Como já mencionado a equação apresenta mesma quantidade de mols
para ambos os reagentes, com isso a quantidade de mols presente em 10 mL
de soda caustica também é de 8,53x10-4 mol. Desta forma, agora já é possível
calcular a concentração mol/L de NaOH, utilizando a mesma ideia da [Equação
2], porem agora com os valores da soda [Equação 3]:
= 8,53x10-2 mol/L [Equação𝐶 𝑠𝑜𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑢𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 =
8,53𝑥10−4 𝑚𝑜𝑙 
0,01 𝐿
3]
Entretanto, essa unidade de medida não é a melhor opção para esse tipo
de produto, nesses casos comumente utiliza-se g/L ou m/m. Notando isso,
realiza-se uma regra de três comum utilizando como base a massa molar
[Equação 4]:
1 mol NaOH ___________________ 40 g
8,53x10-4 mol _________________ x g [Equação 4]
X= 3,41x10-2 g
Finalmente, já tento todos os dados calculados se pode calcular a
concentração percentual (m/m) [Equação 5]:
3,41x10-2 g_______________9,91 g (massa de 10 mL de soda)
C % (m/m) ______________ 100 g
C % = 0,34 % de NaOH (solução de soda caustica) [Equação 5]
Após a determinação do teor de NaOH na soda caustica, realizou-se a
prática de obtenção da acidez do vinagre. Para isso, foi realizada uma titulação
na qual o NaOH (padrão secundário) era o titulante, dessa forma foi posto na
bureta de 25mL esta base, e no erlenmeyer foi pipetado 2 mL de vinagre e, por
fim completou com cerca de 50 mL de água e colocou-se o indicador. Como a
solução titulada é básica, ao pingar indicador a coloração variou para rosa e,
após o ponto de equivalência a solução ficará sem coloração. A reação de
neutralização é exemplificada abaixo [Equação 6]:
NaOH (aq) + CH3COOH (aq) NaCH3COO (aq) + H2O (l)
[Equação 6]
Como a reação apresenta estequiometria 1:1, o valor gasto de NaOH em
mols será o mesmo da solução de ácido acético (vinagre). Sabemos a
concentração real do titulante: 0,125 mol/L e, o volume médio gasto para a
neutralização: 15,3 ml ( ). Com essas informações é possível𝑣𝑚 = 15,8+15+15,13
calcular a quantidade de mols de NaOH gastos [Equação 7]:
0,125 mol ------------------------1000 mL
X --------------------------15,3 mL [Equação 7]
X= 1,91x10-3 mol
Lembrando mais uma vez que a equação é um mol de NaOH para um
mol de vinagre, a quantidade de mols gastos de vinagre também é de 1,91x10-3
mol. Agora com a finalidade de descobrir a concentração de mol/L da solução
de ácido acético realiza-se outra relação [Equação 8]:
1,91x10-3 mol........................2,0 mL de vinagre
Y ..............................1000mL (1L) vinagre
Y= 0,956 mol de vinagre em 1 L [Equação 8]
Entretanto na embalagem de vinagre não é informado sua concentração
e, sim sua concentração percentual (m/v) de ácido, que é nos informado 4,2 %
de acidez. Para isso é preciso comparar a massa molar com a massa de
1,91x10-3 mol [Equação 9] e por fim relacionar essa massa em 2,0 mL com a
massa 100 mL para obter a concentração percentual [Equação 10]:
1 mol de CH3COOH ...................60,05 g
1,91x10-3 mol................................... Z
Z= 0,114 g [Equação
9]
0,114 g................ 2,0 mL
C% ....................100 mL
C%= 5,7 % [Equação
10]
Com esses valores calculados em ambas as titulações foi observado
desvios percentuais em relação aos valores encontrado. O desvio percentual
do vinagre pode ser calculado pela [Equação 6], visto que já era informado na
embalagem o teor de ácido acético que continha no produto (4,2%):
D%= 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜−𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑥100 =
4,2−5,7
4,2 𝑥100 = 35%
[Equação 6]
Após o cálculo observou um desvio percentual significativos. Esse desvio
pode ser justificado por erros na titulação devido à falta de pratica da equipe,
mas além disso pode ser erro do fabricante, uma vez que estas embalagens
são padronizadas e não são feitos testes de concentração em toda nova
receita de produto, sendo assim a empresa utilizou uma concentração de uma
receita anterior com menos ácido acético.
Para a determinação da acidez do vinagre e o teor de NaOH da soda
caustica necessita do indicador, uma vez que essa substância indicará o ponto
de equivalência e, desta forma será descoberto o nível de pH da substância
titulada. O gráfico formado pela relação volume gasto de pelo pH obtido em
uma titulação é conhecido como curva de titulação [Figura 1- Anexos]. Nesta é
possível observar três regiões: antes do ponto de equivalência, no ponto de
equivalência e após o ponto. Nota-se que antes e depois do ponto de
equivalência, uma grande quantidade de volume não afeta de uma forma
significante o volume, sendo necessário então um volume alto para a mudança
de pH. Entretanto na região do ponto de equivalência, é possível notar que um
pequeno volume provoca uma mudança brusca no pH da titulação.
Essa brusca mudança da faixa de pH é devida o ponto de equivalência
ser próximo do pH 7, que é neutro, desta forma se for gotejado um ácido ou
uma base o pH imediatamente sairá dessa faixa neutra, visto que essa faixa é
bem sensível. Entretanto, na região anterior e na posterior a solução da [Figura
1-Anexos] já apresentava seu caráter ácido e básico respectivamente, dessa
forma uma quantidade pequena de volume é praticamente insignificante para
essas regiões, precisando assim de um volume maior para alterar o pH.
6.CONCLUSÃO
Por meio desses experimentos, foram determinadas a acidez total de uma
amostra de vinagre e o teor de hidróxido de sódio na soda cáustica, ambos
concluídos com sucesso, por meio da titulação, que se mostrou muito útil,
novamente. Erros experimentais ocorreram, uma vez que a equipe não possui
muita habilidade em laboratório, como passar o ponto de viragem, e nas
amostras utilizadas podem haver certas impurezas ou erros do fabricante. Os
experimentos foram muito proveitosos, apesar do desvio percentual, fazendo
com que a equipe utilizasse de conhecimentos obtidos em laboratório e sala
para sua execução, mostrando novamente a importância da prática nesse tipo
de ocasião.
7.ANEXOS
8.REFERENCIAS
[1] SOUZA, Líria Alves de. "Classificação e propriedades dos ácidos"; Brasil
Escola. Disponível em:
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/classificacao-propriedades-dos-acidos.ht
m.
Acesso em 25 de novembro de 2019.
Disponível em:
https://www.folhadelondrina.com.br/geral/informacoes-em-embalagens-de-alimentos-enganam-consumidor-566733.html. Acesso em: 29 de novembro de
2019.