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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CURSO DE ZOOTECNIA Prática 08: PREPARAÇÃO E PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÕES ÁCIDA E ALCALINA ACADÊMICOS: Arielle Roque Schaffer RA: 124413 Bruna Aparecida Moreira da Silva RA: 124733 Rafaela Dorne Bronzi RA: 124213 Luanen Salvadego Berto Luiz RA: 123946 Maria Fernanda Guimarães Pereira RA: 124065 Professora: Jheniffer Micheline Cortez Turma: 01 Maringá 2022 Sumário Prática 08: PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES ÁCIDA E ALCALINA 1. Introdução..................................................................................................................3 2. Fundamentação teórica............................................................................................3 3. Objetivo......................................................................................................................4 4. Procedimentos...........................................................................................................4 4.1. Materiais.............................................................................................................4 4.2. Experimento 1: Preparação de 250,0 mL de solução 0,10 mol/L de Hidróxido de sódio (NaOH)...........................................................................................6 4.3. Experimento 2: Preparação de 250,0 mL de solução 0,10 mol/L de Ácido clorídrico (HCL)......................................................................…....................................6 Prática 09: Padronização de solução..........................................................................6 5.1.Experimento 1: Padronização de solução de ácido clorídrico (HCl).............6 6. Resultados.................................................................................................................7 7. Discussões.................................................................................................................8 8. Conclusão..................................................................................................................9 9. Referências................................................................................................................9 3 Prática 08: PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES ÁCIDA E ALCALINA 1. Introdução É de conhecimento geral que grande parte das substâncias químicas com as quais nos deparamos no nosso dia a dia estão na forma de soluções. No contexto de um laboratório de química, a preparação de soluções é uma técnica de fundamental importância, pois as soluções são utilizadas em uma série de procedimentos experimentais. 2. Fundamentação teórica Uma solução pode ser definida como uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias. As soluções são constituídas de dois componentes: o soluto, que é o que se dissolve e se encontra em menor quantidade, e o solvente, que é o componente em maior quantidade e que atua dissolvendo o soluto. Por exemplo, quando misturamos o sal na água, produzimos uma solução em que o sal é o soluto e a água é o solvente. Devido à sua capacidade de dissolver uma grande quantidade de substâncias, a água é denominada de solvente universal. Em determinadas situações podem surgir dúvidas quanto à determinação do soluto e do solvente. Um exemplo é quando se misturam partes iguais de álcool etílico e água, em que as duas substâncias dissolvem entre si infinitamente. Assim, essa determinação se torna uma simples questão operacional e qualquer um dos dois pode ser classificado como solvente, dependendo da utilidade. Na maioria dos casos, porém, é possível identificar quem atua como soluto e quem atua como solvente. A principal característica das soluções é serem homogêneas, pois isso significa que o soluto está dissolvido de modo uniforme por toda a sua extensão. Isso é importante porque mostra que as soluções possuem propriedades iguais em todos os seus pontos. Se um técnico colher várias amostras de determinada solução, todas terão as mesmas propriedades, pontos de fusão e ebulição, densidade e composição. A concentração de uma solução (mistura homogênea) é a medida da quantidade de soluto que está presente em uma determinada quantidade de solvente. Como as quantidades de soluto e solvente são especificadas em unidades de medida diferentes, dizemos que existem tipos de concentração distintos. Assim, para determinar o tipo de concentração que a solução apresenta, é necessário conhecer as unidades de medida de todos os seus participantes (soluto e solvente). Abaixo estão as formas e fórmulas necessárias para o cálculo do tipo de concentração envolvendo massa e volume: Relação massa do soluto/volume de solução em porcentagem m/v (unidade %): 4 C (volume) = 𝑚(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜) 𝑉(𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜) 𝑥100 Relação volume/volume em porcentagem v/v, entre dois líquidos (unidade %): C (volume/volume) = 𝑉(𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜1) 𝑉(𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜2) 𝑥100 Relação da quantidade de matéria (mol) / volume de solução. Relação muito usada pelos químicos, chamada de concentração em quantidade de matéria ou simplesmente concentração (unidade, mol/L): C (mol/L) = 𝑛(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜) 𝑉(𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜𝑒𝑚𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠) = 𝑚(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜) 𝑀𝑀(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜).𝑉(𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜𝑒𝑚𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠) Relação da quantidade de matéria (mol)/massa do solvente. Relação denominada molalidade. Pelo fato de não aparecer o termo volume, é uma relação que não depende da temperatura (unidade, mol/L): M = 𝑛(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜) 𝑚(𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒𝑒𝑚𝑘𝑖𝑙𝑜𝑠) = 𝑚(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜) 𝑀𝑀(𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜).𝑚(𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒𝑒𝑚𝑘𝑖𝑙𝑜𝑠) Padronização é o processo que permite a determinação da concentração exata de uma solução. A técnica utilizada neste processo é chama de titulação. O reagente de concentração conhecida é chamado de titulante e a substância a ser determinada é chamada titulada. Sabendo-se qual a quantidade da solução padrão necessária para reagir totalmente com a amostra e a reação química envolvida, calcula-se a concentração da substância analisada. O término da titulação é percebido por alguma modificação física provocada pela própria solução ou pela adição de um reagente auxiliar, conhecido como indicador. Soluções padrões são consideradas soluções padrão aquelas que possuem concentração exatamente conhecido. É desejável que a concentração das soluções de trabalho possa ser determinada com erro inferior a 0,1%. A preparação de uma solução requer, direta ou indiretamente, o uso de um reagente quimicamente puro e com composição perfeitamente definida. Quando o reagente com que se tem de preparar a solução é uma substância padrão primário, recorre- se à técnica direta, pesando uma fração definida ou medindo seu volume para dissolução, normalmente em solvente universal. A solução assim obtida é uma solução padrão primário. Quando o reagente não é disponível em sua forma mais pura, como no caso da maioria dos hidróxidos alcalinos, alguns ácidos inorgânicos e várias substâncias deliquescentes; recorre-se à técnica indireta, que consiste em preparar inicialmente uma solução com concentração próxima à desejada e após, 5 padronizá-la, isto é, determinar sua concentração exata em relação a um padrão primário adequado. A solução assim obtida será então denominada padrão secundário. São consideradas substâncias padrão primário somente aquelas que satisfazem os seguintes requisitos: As substâncias devem ser de fácil obtenção, purificação, dessecação e conservação. As impurezas devem ser facilmente identificáveis em ensaios qualitativos conhecidos. O teor de impurezas não deve ser superior a 0,01 - 0,02%. A substâncianão deve ser higroscópica ou eflorescente. A substância deve possuir elevado Kps, de modo a formar uma solução perfeita. A substância deve possuir elevado peso molecular. A substância deve ser sólida. O número de substâncias padrão primário existente é relativamente pequeno. As principais são: Na2CO3, Na2B4O7, NaCl, AgNO3, KSCN, Na2C2O4, K2Cr2O7, ácido benzóico, ácido oxálico. São consideradas padrão secundário aquelas cujo conteúdo de substância ativa foi estabelecido por comparação com uma substância padrão primário. Podem ser usadas para padronização. 3. Objetivo Objetivou-se com o experimento preparar soluções ácidas e básicas de concentração aproximadamente 0,10 mol/L. 4. Procedimentos 4.1. Materiais Hidróxido de sódio (NaOH); Ácido clorídrico (HCl); Béquer; Funil; Bastão de vidro; Balão volumétrico; Frasco estoque de polietileno; Frasco estoque de vidro; Pipeta graduada; 6 Pipetador; 4.2. Experimento 1: Preparação de 250,0 mL de solução 0,10 mol/L de Hidróxido de sódio (NaOH) Primeiramente, foi calculado a massa de reagente necessária para preparar a solução, a partir das informações disponíveis no rótulo do frasco de NaOH. Foi pesado um béquer com a solução e após isso, adicionou-se aproximadamente 50 mL de água destilada no béquer, com o auxílio de um bastão de vidro para realizar a solubilização do NaOH, onde foi esperado o equilíbrio térmico com o ambiente. A solução foi transferida para um balão volumétrico de 250,0 mL com o auxílio de um funil e um bastão de vidro. Foi adicionado água destilada ao balão volumétrico até que o menisco inferior do líquido tangencie a marca de aferição do mesmo. Transferido a solução do balão para um frasco estoque de polietileno limpo e seco. Ao final foi rotulado o frasco. 4.3. Experimento 2: Preparação de 250,0 mL de solução 0,10 mol/L de Ácido clorídrico (HCL) Foram adicionados cerca de 50 mL de água destilada em um béquer de 100,0 mL. Foi medido a quantidade calculada do ácido concentrado na capela, utilizando uma pipeta graduada de 5,00 mL e um pipetador. Foi transferido lentamente o ácido para o béquer, sempre agitando a solução com o auxílio de um bastão de vidro. Esperou-se o estabelecimento do equilíbrio térmico com o ambiente. A solução foi transferida com o auxílio de um funil e um bastão de vidro para um balão volumétrico de 250,0 mL, onde foi adicionado água destilada ao balão até que o menisco inferior do líquido tangencie a marca de aferição do mesmo. Foi tampado o balão e invertido o mesmo de modo a homogeneizar a solução. Transferiu- se a solução para um frasco estoque de vidro limpo e seco, que posteriormente foi rotulado. Prática 09: Padronização de solução 5. Objetivo Determinar a concentração real (corrigida) da solução de ácido clorídrico (HCl). 5.1 Experimento 1: Padronização de solução de ácido clorídrico (HCl) Primeiramente, foi feito a lavagem da bureta duas ou três vezes com pequenas quantidades de ácido clorídrico, HCl, (solução problema), assim escoando todo líquido antes da adição do novo volume. Em seguida, foi fixado a bureta de 25,00 mL, com auxílio de uma garra metálica, a um suporte universal, encheu-se até um pouco acima do zero da escala, coma solução titulante. Abriu- se a torneira para preencher a 7 extremidade inferior da bureta, com isso zerou- se de modo que a base do menisco do líquido na bureta tangencie a marca zero da escada. Além disso, observou- se, se não houve formação de bolhas abaixo da torneira, se houver bolha tem que eliminar. Posteriormente, foi acrescentado ao erlenmeyer cerca de 50 mL de água destilada e duas gotas de indicador alaranjado de metila, onde homogeneizou-se a solução. Foi colocado, o erlenmeyer sobre a bureta e passou- se a solução titulante, gota a gota, até que aconteceu- se a mudança de coloração. Diante disso, durante a titulação controlou- se a torneira com a mão esquerda e agitou-se o erlenmeyer continuamente com a mão direita. Leu- se com exatidão o volume de titulante gasto na neutralização, com duas casas após a virgula. Contudo foi repetiu- se três vezes o processo e foi calculado a concentração real, em moL, de soluçã ácido clorídrico (HCl). 6. Resultados Sabe-se que o soluto utilizados nessa solução apresenta pureza alta (PA), o que não significa que ele seja 100% puro. Por isso, ao iniciar o experimento, foi necessário considerar a pureza do soluto para calcular a quantidade do mesmo que deveria ser colocado na solução, a fim de que a pureza obtida ao final do procedimento fosse de 100%. Assim, calculou-se a concentração do soluto na solução, por meio da seguinte equação matemática: [ ] = 𝑛(𝑚𝑜𝑙𝑠) 𝑉(𝐿) 𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜𝑞𝑢𝑒𝑛 = 𝑚(𝑔) 𝑀𝑀(𝑔 𝑚𝑜𝑙⁄ ) E, a partir disso, substituiu-se os dados de cada uma das soluções, como é mostrado abaixo: Para a preparação de 250,0 mL de solução de 0,10 mol/L de Hidróxido de sódio (NaOH)- [0,10] = 𝑛 0,25 = 0,025𝑚𝑜𝑙 0,025 = 𝑚 40(𝑠𝑜𝑚𝑎𝑑𝑒𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠𝑎𝑠𝑀𝑀𝑑𝑒𝑐𝑎𝑑𝑎𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒) = 1𝑔 Para calcular a massa do soluto colocado na solução, de acordo com sua pureza (que nesse caso foi de 98% a cada 1g) - 1𝑔 − −−−−−− 98% 𝑋𝑔 − − −−−−100% 𝑋 ≅ 1,02𝑔𝑑𝑒𝑁𝑎𝑂𝐻 Para a preparação de 250,0 mL de solução de 0,10 mol/L de Ácido Clorídrico (HCl) - [0,10] = 𝑛 0,25 = 0,025𝑚𝑜𝑙0,025 = 𝑚 36,5(𝑠𝑜𝑚𝑎𝑑𝑒𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠𝑎𝑠𝑀𝑀𝑑𝑒𝑐𝑎𝑑𝑎𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒) ≅ 0,9125𝑔 Nesse caso, porém, não se tinha o volume de HCl a ser colocado na solução, sendo necessário calculá-lo a partir da seguinte etapa: 8 𝜌 = 𝑚 𝑣𝐻𝐶𝑙 = 𝑚 𝜌 = 𝑣𝐻𝐶𝑙 = 0,9125 1,19 ≅ 0,76𝑚𝐿 = 0,00076𝐿 Para calcular a massa do soluto colocado na solução, de acordo com sua pureza (que nesse caso foi de 37% a cada 0,7668mL) - 0,7668𝑚𝐿 − − −−−−− 37% 𝑋𝑚𝐿 − − −−−−−−−−100% 𝑋 ≅ 2,07𝑚𝐿𝑑𝑒𝐻𝐶𝑙 Após considerar as etapas e cálculos realizados acima, foram usados 0,9125g de soluto para a solução com NaOH e 2,07mL de soluto para a solução HCl. Além disso, pós a padronização da solução com base (NaOH), o produto da reação encontrado foi o que está descrito abaixo: 𝐻2𝐶2𝑂4 2−+2𝑁𝑎+𝑂𝐻 −⇔2𝐻2𝑂+2𝑁𝑎 ++𝐶2𝑂4 2− E, a partir dele, foi calculado a quantidade de matéria (n) do titulante, sabendo que a média do volume de titulação (somando os três valores de volumes obtidos a partir de cada uma das observações) foi igual a 5,0𝑥10−3: 𝑉𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎çã𝑜 = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 3 = 5,25 + 4,90 + 4,85 3 = 5𝑥10−3𝐿 𝑛𝐻2𝐶2𝑂4 = [𝐻2𝐶2𝑂4] ∗ 𝑉𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎çã𝑜𝑥10 −3 = 0,10 𝑚𝑜𝑙 𝐿 ∗ 5,0𝑥10−3 = 0,50𝑥10−3𝑜𝑢5,0𝑥10−4𝑚𝑜𝑙 Após tal descoberta, o valor encontrado foi utilizado para estabelecer a relação estequiométrica, que foi descrita da seguinte forma: 1𝑚𝑜𝑙𝐻2𝐶2𝑂4 −−−−−−−−−−−−2𝑚𝑜𝑙𝑠𝑁𝑎𝑂𝐻 5𝑥10−4𝑚𝑜𝑙𝑠𝐻2𝐶2𝑂4 −−−−−−−−𝑋𝑚𝑜𝑙𝑠𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑋 = 10𝑥10 −4𝑚𝑜𝑙𝑠𝑑𝑒𝑁𝑎𝑂𝐻 E só então a concentração padronizada foi encontrada, como foi exposto abaixo: [𝑁𝑎𝑂𝐻] = 𝑛𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑛𝑜𝐸𝑟𝑙𝑒𝑛𝑚𝑒𝑦𝑒𝑟) = 5,0𝑥10−4𝑚𝑜𝑙 10𝑥10−3𝐿 = 0,10𝑚𝑜𝑙 𝐿⁄ Assim, ao final das etapas descritas, o resultado encontrado para a concentração padronizada da solução base com NaOH foi de 0,10mol/L. 7. Discussão 7.1. Experimento 1: Preparação de 250,0 mL de solução 0,10 mol/L de Hidróxido de sódio (NaOH) Para este experimento, a unidade de medida a ser considerada para o soluto foi em gramas pois foi-se trabalhado seu estado físico em pó. Com isso, também foi necessário a análise da pureza da substância que estava sendo colocada como soluto, pois as propriedades de uma solução incluem a homogeneidade entre soluto e solvente, bem como a pureza contida nela. Por isso, foi necessário pesar uma quantidade exata quantidade de soluto (de acordo com a relação que a massa possui 9 coma massa molar e o número de mols da solução), levando em consideração o desejo por obter uma solução 100% pura. Para o experimento de preparação da solução ácida, em especial, usou-se a densidade do soluto, que teve por objetivo revelar a quantidade de volume do líquido a ser colocada na solução para obter-se 100% de pureza. Tal grandeza foi necessária pois tratava-se de uma substância em seu estado líquido. A padronização foi feita apenas na solução básica, cuja base utilizada era NaOH. Foi crucial realizá-la, pois tal procedimento teve como objetivo a determinação exata da concentração de uma solução que estava sendo analisada. 8. Conclusão Diante do exposto, no preparo de soluções, como em todo procedimento experimental, alguns erros podem ser cometidos, eles têm como causas comuns o uso inadequado da vidraria, as falhas na determinação da massa e de volume e a utilização de reagentes de baixo grau de pureza, entre outras. Portanto, ambas as soluções foram elaboradas corretamente para evitar o máximo ou qualquer imprevisto que se pode existir durante a execução dos procedimentos experimentais. A padronização da solução de HCl mostra que foi produzida corretamente uma vez que possuem concentração perto do que era esperando de 0,10mol/L. 9. Referências Soluções. Brasil Escola. Disponível em: < https://brasilescola.uol.com.br/>. Acesso em: 26 de Mar. de 2022.
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