Aula prática 02 - Preparo de soluções e titulação ácido-base

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UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA
PROF. DRA. EDUARDA DE MAGALHÃES DIAS FRINHANI
 PROF. MS. JOSÉ CARLOS AZZOLINI
 PROF. DR. LEONARDO DE OLIVEIRA
QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL
 
 JOAÇABA – SC 2021 
AULA PRÁTICA N° 02
PREPARO DE SOLUÇÃO E TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE
1. OBJETIVOS
· Preparar uma solução de hidróxido de sódio;
· Padronizar a concentração da base, usando titulação
· Determinar a massa molar (MM) de um composto, por titulação. 
· Determinar a concentração de ácido acético no vinagre.
2. INTRODUÇÃO
2.1. SOLUÇÕES 
Muitas reações químicas são realizadas com os reagentes dissolvidos em certos solventes, pois isso favorece o contato entre as partículas, sejam elas íons ou moléculas. Esse tipo de sistema constitui um material homogêneo ou SOLUÇÃO. Uma solução é composta por um solvente (substância em que se dissolve) e um ou mais solutos (substâncias que se dissolvem). 
A água é provavelmente o mais importante dos solventes, pois é capaz de dissolver grande número de outras substâncias. Por isso é conhecida como solvente universal, e as soluções que a têm como solvente são denominadas soluções aquosas. 
	Muitas vezes é importante conhecer as quantidades dos solutos dissolvidos em dada quantidade de solvente ou de solução total, o que conhecemos como concentração de soluções. A forma de concentração mais utilizada nos laboratórios de química é concentração em quantidade de matéria (M), que relaciona a quantidade de matéria (n, número de mols) do soluto e o volume da solução (V).
			Eq. (2)
	 Eq. (3)
Substituindo a Equação (3) na Equação (2), temos:
 Eq.(4)
Onde:	M – concentração em quantidade de matéria, mol.L-1
m = massa de soluto, g
MM = massa molar do soluto, g.moL-1
	V = volume de solução, L
2.2. TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE
Na ciência e na indústria, frequentemente é necessário determinar a concentração de uma solução. Para determinar a concentração de um ácido ou uma base, um método chamado titulação ácido-base pode ser utilizado. Titulação utiliza o fato de que ácidos são neutralizados por bases para formar sal e água. Um exemplo da equação da reação de neutralização entre uma base forte e um ácido forte é apresentado a seguir: 
NaOH + HCl → NaCl + H2O
significando que um íon hidrogênio (H+) neutraliza um íon hidroxila (OH-). 
	O número de mols do ácido é determinado multiplicando-se o volume da solução pela concentração de ácido em mol.L-1, conforme indicado na equação (5):
n = M x V Eq. (5)
onde n = número de mols de íons hidrogênio (mol)
 V = volume da solução (litros)
 M = concentração em quantidade de matéria (mol.L-1)
No ponto em que uma solução ácida é completamente neutralizada por uma solução básica, o número de mols de íons hidrogênio é igual ao número de mols de íons hidroxilas. 
nOH = nH Eq. (6)
Substituindo n por M x V, obtemos:
MOH x VOH = MH x VH Eq. (7)
Com a fórmula (6), partindo de um volume conhecido de uma solução com concentração desconhecida e o volume e a concentração de uma solução padrão, podemos calcular a concentração desconhecida.
O ponto quando a base neutraliza completamente um ácido (ou vice versa) pode ser detectado com um indicador que muda de cor com um excesso de íons H+ ou OH-. A fenolftaleína é um indicador desse tipo. Em meio ácido a fenolftaleína é incolor, mas com o menor excesso de íons OH- numa solução neutra ela torna-se cor-de-rosa e o ponto final da reação é identificado. 
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1 PROCEDIMENTO
3.1.1 Preparo de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) 0,1 mol.L-1
1) Calcule no espaço abaixo a massa de hidróxido de sódio necessária para preparar 100 mL de solução com concentração em quantidade de matéria igual a 0,1 mol.L-1. A concentração de 0,1 mol.L-1 é denominada concentração teórica. A massa molar da substância pode ser obtida no rótulo do frasco ou consultando a tabela periódica.
2) Pese a massa calculada em uma balança. 
3) Acrescente aproximadamente 20 mL de água destilada e dissolva o hidróxido de sódio mexendo com um bastão de vidro (Figura 15). ATENÇÃO!! 
4) Transfira a solução para um balão volumétrico de 100 ml. Em seguida, com um frasco lavador (pisseta) enxague as paredes do béquer e o bastão de vidro com água destilada e transfira para o balão. Faça isso mais duas vezes. CUIDADO!! Não ultrapasse o volume máximo (menisco). Se passar. Não retire o excesso de solução.
5) Complete o volume do balão com água, até a marca dos 100 ml.
6) Homogeneíze a solução. Proceda conforme esquema mostrado na Figura 15.
	
	1 – Dissolver o sólido (usar cerca de 20 mL de água destilada)*.
2 – Transferir para o balão volumétrico.
3 - Lavar o béquer (executar 3 lavagens com aproximadamente 10 mL de água cada um)*.
4 – Lavar o funil e retirá-lo.
5 – Completar o volume com água destilada.
6 - Homogeneizar a solução.
*Esse volume pode ser alterado de acordo com o volume final da solução.
Figura 15 - Sequência de etapas para o preparo de urna solução aquosa (ALMEIDA, 2002).
3.1.2 Padronização da solução de hidróxido 0,1 mol.L-1
1) Monte a bureta no suporte universal utilizando uma garra para fixá-la, conforme o desenho ao lado.
2) Considere que a bureta está limpa e desengordurada. Não é necessário secá-la. Agora, limpe a bureta com um pouco de solução de NaOH, aproximadamente 5 mL, que você preparou. Descarte esta solução.
3) Feito isso, encha a bureta com a solução de NaOH e zere a bureta recolhendo o excesso de solução em um béquer, de forma que o menisco inferior fique na marca do zero. Retire as bolhas de ar que podem se formar abaixo da torneira. A bureta está pronta para iniciar uma titulação.
4) Agora, separe três erlenmeyers e coloque em cada um deles 10 mL da solução padrão de ácido oxálico (H2C2O4) 0,05mol.L-1 medidos com uma pipeta volumétrica. Acrescente um pouco de água destilada (~25 ml) e 3 gotas de fenolftaleína.
5) Titule cada solução dos 3 erlenmeyer gotejando a solução de NaOH da bureta no erlenmeyer até aparecimento da cor rosa, seguindo as orientações apresentadas na Figura 16. Pare então de gotejar NaOH, leia o volume indicado na bureta e anote o volume gasto no espaço abaixo: 
	
Figura 16 – Utilização correta da bureta para adição de água e análise titulométrica
	1º volume de NaOH:
2º volume de NaOH:
3º volume de NaOH:
Volume médio de NaOH:
	Escreva a equação balanceada da reação entre o hidróxido de sódio e o ácido benzóico:
2NaOH + H2C2O4 → Na2C2O4 + H2O
Utilizando a equação (7), substitua o volume médio de hidróxido de sódio (VOH), o volume de ácido oxálico titulado (VH) e a concentração do ácido oxálico (MH) e calcule a concentração em quantidade de matéria da solução de NaOH (MOH):
MOHVOH = MHVH Eq. (7)
Obs: a concentração de NaOH calculada deve ser multiplicada por 2, já que de acordo com a reação acima, consumiu-se 2 mols de NaOH para cada 1 mol de H2C2O4.
	Considerando que o objetivo da titulação ácido-base é padronizar, ou seja, confirmar a concentração do hidróxido de sódio preparado no item 3.2.3 , o valor da concentração é igual, maior ou menor ao valor teórico esperado? Aponte as possíveis causas para essa diferença:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3.1.3. Massa molar do ácido benzóico
1. Pese aproximadamente 0,2 g de ácido benzóico em um erlenmeyer limpo e seco. Anote a massa de ácido benzoico pesada. m = ........................
2. Adicione aproximadamente 10 ml de etanol e agite até dissolver o ácido. Não utilize o bastão de vidro.
3. Adicione três gotas de fenolftaleína e titule com a solução de NaOH preparada no item 3.2.3. até o ponto de viragem (aparecimento da cor rosa). 
4. Anote o volume de NaOH gasto, em mL e converta para litros. VNaOH = .............................
Utilizando a equação (8), substitua o volume de hidróxido de sódio (VOH), em litros, consumido para mudança de cor do indicador, a concentração do hidróxido de sódio (MOH) calculada no item 3.2.4, a massa de ácido benzoico, em gramas, e calcule a massa molar (MM) do ácido benzoico:
	Escreva a equação balanceada da reação entre o hidróxido de sódio e o ácido benzóico:
	Sabendo que a fórmula molecular do ácido benzóico é C7H6O2, calcule a massa molar teórica do mesmo utilizando a tabela periódica ou consulte o rótulo do reagente. Calcule o erro percentual da sua determinação experimental da massa molecular do ácido benzóico utilizando a equação (9). 
Erro = Valor teórico – valor experimental x 100
 Valor teórico 
Erro = ....................%
	Sugira três razões para as possíveis diferenças:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.1.4. Determinação da concentração de ácido acético no vinagre 
1. Com uma pipeta volumétrica transfira 10 ml de vinagre para um balão volumétrico de 100 ml e complete com água até a marca dos 100 ml. Com isso você fez uma diluição (10 vezes). Agora tome cuidado! Não passe da marca, do contrário a diluição será maior do que 10.
2. Separe três erlenmeyers limpos (não é necessário estarem secos) e coloque 10 ml da solução diluída de vinagre em cada um dos frascos. Adicione três gotas de fenolftaleína e titule com NaOH até o ponto de viragem do indicador. Anote o volume de NaOH gasto para realizar a mudança de cor do indicador.
Volumes de NaOH gastos: 	na 1ª titulação: ....................
		na 2ª titulação: ................... 
		na 3ª titulação: ...................
Média dos volumes: ...................................
Utilizando a equação (7), substitua o volume médio de hidróxido de sódio (VOH) consumido para a mudança de cor do indicador; a concentração do hidróxido de sódio (MOH) calculada no item 3.2.4; o volume de vinagre titulado (VH) e calcule a concentração em quantidade de matéria de ácido acético no vinagre (MH):
MOHVOH = MHVH (7)
Obs: Lembre-se que você diluiu 10 vezes o vinagre antes de titular. Portanto não esqueça de multiplicar por 10 o resultado obtido.
	Escreva a equação balanceada da reação entre o hidróxido de sódio e o ácido acético:
NaOH + CH3COOH → 
	No rótulo do vinagre que você titulou consta que a acidez do vinagre é igual 4,2% de ácido acético. Supondo que a porcentagem seja massa/massa, a molaridade de ácido acético no vinagre é 0,7mol.L-1. O valor calculado é semelhante ao apresentado no rótulo? Sugira três razões para essa diferença:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
3. ELABORAÇÃO DO RELATÓRIO:
Siga as orientações para elaboração do relatório disponível no portal de ensino. O relatório deverá abordar, no mínimo, os itens apresentados a seguir:
a) Cálculo da massa de hidróxido de sódio.
b) Cálculo da concentração real de hidróxido de sódio e reação de neutralização com ácido oxálico. Comparação da concentração teórica e real e discussão dos resultados.
c) Cálculo da massa molar do ácido benzóico e reação de neutralização. Comparação da massa molar teórica e real e discussão dos resultados.
d) Cálculo da concentração de ácido acético no vinagre e reação de neutralização. Comparação da concentração prevista no rótulo (4,2% de acidez) e concentração calculada e discussão dos resultados.
e) Explicar a função do indicador e porque a fenolftaleína foi utilizada como indicador ácido-base.
AO TERMINAR A AULA PRÁTICA:
O material de vidro após o uso deve ser lavado com água e detergente com o auxílio de uma escova. Depois de bem enxaguado com água da torneira, enxague três vezes com água destilada. 
Depois de lavado, o vidro deve permitir o escoamento de água sobre sua superfície, sem formar gotas, que indicam a presença de matéria gordurosa. 
Deixe o material secando sobre papel toalha em cima da bancada. Nunca deixe a vidraria de cabeça para baixo!!
Mostre a bancada limpa e organizada para o professor antes de sair.
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