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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS UNIDADE VARGINHA DEPARTAMENTO DE FOMAÇÃO GERAL CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ROTEIROS DE AULAS PRÁTICAS DA DISCIPLINA LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA Discente: ____________________________________________________________________ Profa. Aline de Oliveira Varginha, 2019 Prefácio Essa apostila foi elaborada como material didático para a disciplina Laboratório de Química Aplicada, ofertada para o curso de Engenharia Civil do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG). Os roteiros de aulas práticas foram planejados para atender à ementa da disciplina, cuja carga horária é de 30 horas/aula. Os experimentos de cada roteiro foram testados e dimensionados em acordo com o Laboratório de Ciências I da Unidade Varginha do CEFET-MG. Os experimentos podem ser redimensionados para atender mudanças do espaço físico e materiais. Qualquer sugestão, correção ou ideias para reformulação e melhora dos roteiros serão sempre bem recebidas e avaliadas. Profa. Dra. Aline de Oliveira Professora de Química do CEFET-MG SUMÁRIO Confecção de Relatórios .................................................................................................................................................................... 1 Prática # 1 – Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório ...................................................................................................................................................................................................................... 3 Prática # 2 – Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetro do laboratório de química ............................................................................................................................................................................................ 11 Prática # 3 – Propriedades físicas para caracterização dos materiais: densidade e índice de refração ..... 19 Prática # 4 – Viscosidade de líquidos ...................................................................................................................................... 23 Prática # 5 – Determinação do volume molar de um gás ................................................................................................ 26 Prática # 6 – Determinação do teor alcoólico de bebidas ............................................................................................... 29 Prática # 7 – Análise da gasolina: explorando a polaridade das substâncias ......................................................... 31 Prática # 8 – Identificação e classificação das reações químicas ................................................................................. 34 Prática # 9 – Solubilidade de sais: determinação da curva de solubilidade ............................................................ 39 Prática # 10 – Preparo e padronização de soluções ......................................................................................................... 41 Prática # 11 – Preparo e padronização de soluções ácidas e básicas: emprego de indicadores adequados .................................................................................................................................................................................................................... 46 Prática # 12 – Uso de pHmetro e de condutivímetro para titulação ácido/base: construção e análise de gráficos obtidos .................................................................................................................................................................................. 50 Prática # 13 – Eletroquímica: avaliação da reatividade dos metais e ensaios de corrosão ............................. 54 Prática # 14 – Célula Galvânica: Pilha de Daniell ............................................................................................................... 58 Prática # 15 – Célula eletrolítica: eletrólise de sais em solução aquosa ................................................................... 63 Prática # 16 – Corrosão de lâminas de metais aquecidos; análise de pares metálicos e conceito de metal de sacrifício ................................................................................................................................................................................................ 67 Prática # 17 – Anodização de peça de alumínio; determinação do teor de oxigênio no ar e corrosão por aeração diferencial ........................................................................................................................................................................... 69 Prática # 18 – Proteção catódica com uso de corrente impressa ................................................................................ 72 Prática # 19 – Determinação de dióxido de carbono em cal hidratada .................................................................... 74 Aula # 20 – Análises físico-químicas da água ....................................................................................................................... 76 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................................................................... 78 1 Confecção de Relatórios Relatórios são textos que são utilizados para reportar sobre resultados de uma determinada atividade, como por exemplo, um projeto, uma pesquisa ou um experimento, de forma impessoal. Em muitas das aulas práticas, os relatórios serão utilizados como instrumento de avaliação do processo ensino-aprendizagem. Os relatórios devem ser redigidos com uma linguagem técnica, clara e objetiva. Por relatar ao já ocorrido, deve ser escrito com verbos no passado. Para garantir a impessoalidade do relato, isto é, não se referir a nenhuma pessoa em particular, pode-se utilizar: a terceira pessoa (Ex.: O estudante participou de um congresso em Varginha.); voz passiva pronominal (Ex.: Transferiu-se 2 mL de solução para um béquer.); voz passiva analítica (Ex.: A solução foi transferida para um balão volumétrico.); entre outros recursos. Os itens que deverão constar nos relatórios apresentados como instrumentos avaliativos da disciplina Laboratório de Química Aplicada são listados a seguir. Esses itens devem ser apresentados na ordem: Identificação; Introdução; Objetivos; Materiais; Procedimentos (Metodologia); Resultados e Discussões; Conclusões e, finalmente, as Referências. Identificação Indicar os nomes completos dos participantes do desenvolvimento do experimento, data, título, professor(a), nome da instituição e nome da disciplina. Introdução Breve texto dissertativo sobre o tema abordado na atividade executada, com uma breve revisão bibliográfica do assunto. Além disso, deve ir de encontro aos objetivos que se deseja alcançar com a execução dos experimentos. Objetivos Lista do que se deseja atingir com o desenvolvimento das atividades propostas. Os verbos devem estar no infinitivo (Ex.: Observar a relação entre o volume e a densidade de um corpo.) Materiais Lista de vidrarias, equipamentos, reagente, soluções e qualquer outro material empregado para a execução dos experimentos. Confecção de Relatórios 2 Procedimentos (Metodologia) Relato do que foi executado para a obtenção dos resultados e discussões. Empregar verbos no passado e a impessoalidade para descrever as ações tomadas. Resultados e discussões Descrição dos resultados obtidos e das discussões resultantes das observações. Deve-se apresentar:os cálculos desenvolvidos; as tabelas, gráficos, figuras e quadros que foram empregados para facilitar as discussões; e as evidências que embasam as conclusões obtidas. Conclusões De maneira suscinta, deve-se apontar se os objetivos propostos foram atingidos e o que os resultados indicaram de relevante sobre as atividades desenvolvidas. Referências Indicar os livros, revistas, artigos, endereços eletrônicos (sites) e qualquer outro material que tenha sido consultado para a confecção do relatório. Tabelas, quadros, figuras e gráficos As tabelas, quadros, figuras e gráficos são elementos que podem facilitar a interpretação dos resultados e, também, as discussões do trabalho executado. Esses recursos devem ser utilizados, principalmente, ao se apresentar os resultados e discussões. Esses elementos sempre devem ser citados no texto antes de sua apresentação, com designações ordenadas como, por exemplo: Figura 1, Figura 2, e assim sucessivamente; Tabela 1, Tabela 2, e assim sucessivamente. Uma legenda sempre deve acompanhar esses elementos na parte superior, constituída por sua designação seguida de uma apresentação que descreva do que se trata a ilustração ou a tabela. Exemplos, podem ser consultados nos roteiros de aulas contidos nesta apostila. 3 Prática # 1 Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório Nos laboratórios são realizadas atividades com diversos intuitos, tais como: demonstrar algum fenômeno; praticar técnicas; realizar o controle de qualidade de produtos, insumos e reagentes; desenvolvimento de novas tecnologias e investigações para o avanço da ciência. Esses ambientes contêm diversos materiais, equipamentos e substâncias que devem ser manuseadas adequadamente para a realização com êxito dos experimentos e também para garantir a segurança das pessoas envolvidas. Na primeira aula serão apresentadas as normas gerais de segurança em laboratórios de química. Os principais materiais do laboratório, os quais serão utilizados no decorrer do semestre letivo, também serão apresentados. 1. 1. Normas de segurança em laboratório de química 1.1.1. Equipamentos de Proteção Individual (EPI) Os Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) devem ser utilizados em todas as atividades desenvolvidas no laboratório. Alguns dos EPIs serão utilizados em todos os experimentos. Outros, mais específicos, deverão ser utilizados sempre que um procedimento exija um maior rigor no manuseio de alguma(s) substância(s). Em todas as aulas será exigido: ➢ O uso de guarda-pó (ou jaleco) de manga comprida, para evitar que o derramamento de substâncias agrida a roupa e a pele; ➢ Uso de calça comprida inteiriça; ➢ Sapatos fechados, que cubram inclusive o dorso do pé; ➢ Não utilizar lentes de contato, uma vez que vapores ácidos podem se alojar entre a lente e o olho causando lesão na córnea, além de dificultar a limpeza em caso de derramamento de substâncias nos olhos; ➢ Cabelos longos devem ser presos, para evitar contaminação e acidentes durante a execução das tarefas. Em alguns experimentos será necessário o uso de: ➢ Luvas de Látex descartável, sempre que for necessário evitar o contato de reagentes com a pele; ➢ Óculos de proteção, quando houver possibilidade de respingos e geração de pó; ➢ Máscara cirúrgica descartável, assim como quando necessário o uso de óculos de proteção. Prática # 1 – Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório. 4 1.1.2. Atitudes seguras As ações no interior do laboratório devem ser planejadas e executadas com segurança, evitando-se atitudes inadequadas que possam ocasionar acidentes. Dentre as atitudes seguras no laboratório, vale destacar: ➢ É proibido fumar no interior do laboratório, uma vez que as chamas podem inflamar algumas substâncias ocasionando acidentes; ➢ É proibido se alimentar, comer ou beber, bem como experimentar as substâncias do laboratório, devido ao risco de intoxicação; ➢ É proibido o uso de chapéus ou bonés; ➢ Manter o ambiente organizado, evitando-se livros, cadernos ou materiais escolares espalhados sem necessidade sobre as bancadas; ➢ Não obstruir as passagens do laboratório, incluindo a porta; ➢ Comunicar imediatamente o(a) professor(a) sobre qualquer acidente ocorrido; ➢ Não cheirar qualquer reagente químico, devido ao risco de intoxicação; ➢ Conhecer as normas de manuseio seguro das substâncias a serem utilizadas; ➢ Lavar as mãos ao final das aulas; ➢ Manusear reagentes voláteis na capela de exaustão; ➢ Os materiais que podem rolar devem ser colocados de modo perpendicular em relação à beirada da bancada; ➢ Os tubos de ensaio não devem ser direcionados a si próprio ou a outras pessoas, para evitar que caso ocorra projeção do material contido no tubo não ocorram acidentes; ➢ Materiais aquecidos não devem ser posicionados de modo que possa ocorrer contato inadvertido; ➢ Nunca pipetar com a boca; ➢ A preparação de uma solução ácida deve ser realizada de modo que o ácido seja transferido sobre a água, para se evitar a projeção e o superaquecimento da solução; ➢ A localização e o uso do chuveiro e lava olhos devem ser conhecidos. 1.1.3. Medidas de primeiros socorros Em caso de acidentes é sempre útil conhecer medidas que possam ser realizadas de modo a se evitar que o acontecimento tome proporções maiores. Além disso, na existência de lesão ou intoxicação de indivíduos, as medidas podem ser tomadas de modo a aliviar a dor, tratar o ferimento e mesmo para preservar a vida. Algumas medidas que devem ser conhecidas são: ➢ Em caso da ocorrência de algum acidente, não entrar em pânico, correr ou gritar; Prática # 1 – Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório. 5 ➢ Desinfetar e proteger cortes ou ferimentos; ➢ As queimaduras leves, provocadas por materiais quentes, podem ser lavadas com água fria e tratadas com vaselina; ➢ As queimaduras com ácidos devem ser lavadas com água em abundância e, em seguida, com solução diluída (1% m/V) de bicarbonato de sódio (NaHCO3); ➢ As queimaduras com bases devem ser lavadas com água em abundância e, em seguida, com solução diluída (1% m/V) de ácido acético (CH3COOH); ➢ A ingestão e intoxicação com ácido pode ser tratada tomando-se leite de magnésia (suspensão de hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) em água à aproximadamente 7% m/V; ➢ A ingestão e intoxicação com bases pode ser tratada tomando-se solução de ácido acético em água a 3% m/V; ➢ Respirar, profundamente, o ar puro em caso de intoxicação com gases e vapores; ➢ A projeção de substâncias nos olhos deve ser tratada lavando-se os olhos com água em abundância, o que pode ser realizado no lava-olhos; ➢ Retirar equipamentos elétricos da tomada em caso de acidentes envolvendo estes materiais; 1.1.4. Periculosidade das substâncias Antes da realização de experimentos é necessário conhecer a periculosidade das substâncias para seu adequado manuseio. Os frascos dos reagentes químicos e suas fichas de segurança trazem símbolos que indicam os riscos que as substâncias oferecem. As fichas de segurança também trazem informações importantes sobre os cuidados que devem ser tomados em caso de acidentes, além de informações sobre o armazenamento adequado e a toxicidade dos produtos químicos. Essas fichas sempre devem ser consultadas antes de se trabalhar com os reagentes. As Fichas de Informações de Segurança de Produtos Químicos (FISPQ) podem ser consultadas no site da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) no seguinte endereço eletrônicos: <http://produtosquimicos.cetesb.sp.gov.br/Ficha> acesso em 23 de janeiro de 2019. Além disso, no laboratório existem duas pastas com as FISPQs de todos os reagentes presentes no laboratório, as quais podem ser consultadas sempreque necessário. Os símbolos de risco que podem ser encontrados nos rótulos dos reagentes químicos são ilustrados na Figura 1.1. Por meio dessas indicações nos produtos químicos pode-se facilmente identificar a periculosidade das substâncias e, então, manuseá-las de maneira adequada e com segurança. Prática # 1 – Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório. 6 Figura 1.1. Símbolos de risco segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) indicados na Norma Técnica Brasileira (NBR) de número 7500. Fonte: autoria própria. 1.2. Materiais de laboratório Reconhecer os materiais de laboratório e a forma adequada de serem utilizados é muito importante para a execução confiável e segura dos experimentos. Os principais materiais de laboratório que serão utilizados durante as aulas práticas da disciplina Laboratório de Química Aplicada são descritos na Figura 1.2. Figura 1.2. Materiais de laboratório que serão utilizados durante as aulas práticas. A Figura 1.2. continua na próxima página. Prática # 1 – Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório. 7 Continuação da Figura 1.2. A Figura 1.2. continua na próxima página. Prática # 1 – Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório. 8 Continuação da Figura 1.2. Fonte das imagens: <http://www.vidrariadelaboratorio.com.br/vidrarias-de-laboratorio-2/> acessado em 24 de janeiro de 2019. Questionário 1 01. Quais são as medidas de proteção individual que deverão ser seguidas em todas as aulas? 02. Por que não se deve utilizar lentes de contado no laboratório? 03. Quando será necessária a utilização de máscaras cirúrgicas descartáveis? 04. Como os materiais que rolam devem ser dispostos sobre as bancadas? 05. Qual a posição correta de um tubo de ensaio em uso, sob agitação e quando está em repouso? 06. Ao se preparar uma solução ácida, qual a ordem de mistura das substâncias? 07. Quando o chuveiro deve ser utilizado? 08. Ao se realizar um experimento, ocorreu projeção de líquidos fortemente básicos sobre os olhos de um técnico. Como ele deve proceder? 09. Como devem ser tratadas as queimaduras leves ocasionadas por materiais quentes? 10. Como devem ser tratadas as queimaduras ocasionadas por substâncias ácidas e básicas? 11. Por que é importante conhecer a periculosidade das substâncias que serão utilizadas? 12. Deseja-se realizar uma reação teste em pequena escala. Cite dois materiais de laboratório adequados para esse teste? 13. Em um experimento é necessário a preparação de uma solução cuja concentração seja rigorosamente conhecida. Qual a vidraria deverá ser utilizada para a preparação da solução? Prática # 1 – Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório. 9 Observe os alunos trabalhando em laboratório e a ênfase nas atitudes corretas de comportamento frente aos reagentes e equipamentos do laboratório. Figura 1.3. Segurança em laboratório de química. Prática # 1 – Normas de segurança em laboratório de química e apresentação dos materiais de laboratório. 10 Fonte: Ciscato et al., 2016. 11 Prática # 2 Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetros do laboratório de química A utilização adequada dos materiais de laboratório confere confiabilidade aos experimentos realizados, além de segurança aos executores. Por isso, nesta aula serão discutidos alguns procedimentos para o uso correto dos principais materiais de laboratório, bem como algumas técnicas para o manuseio adequado das substâncias. 2.1. Medidas de massas As balanças são empregadas para a medida de massa das substâncias, de modo que uma quantidade adequada seja empregada para a realização dos experimentos. As balanças são equipamentos caros e que devem ser mantidos calibrados, para que as medidas executadas sejam exatas e precisas. Por isso, é muito importante que alguns cuidados sejam tomados para o emprego deste equipamento, garantindo boas condições de funcionamento e maior vida útil. Algumas regras para a utilização das balanças de laboratório são as seguintes: ➢ As balanças devem ser apoiadas em bases firmes, evitando-se vibrações, e longe de correntes de ar. ➢ Após ligar a balança, devem ser aguardados 10 minutos para se efetuar as medidas de massas. ➢ Antes da utilização das balanças deve-se verificar se o equipamento se encontra nivelado. Esse ajuste é feito com auxílio de parafusos de nivelamento localizados na base da balança, os quais devem ser girados até que uma bolha de ar localizada na base do instrumento atinja as marcas indicadas para garantir o nivelamento da balança. ➢ O objeto que terá sua massa medida deve ser colocado no centro do prato da balança. ➢ Não se deve medir a massa das substâncias colocando-as diretamente sobre o prato da balança. Devem ser utilizados béqueres, Erlenmeyers, vidro de relógio, placa de petri, papel ou qualquer outro recurso para conter a substância a ter sua massa medida. ➢ A balança e o objeto a ter sua massa medida devem estar na mesma temperatura. ➢ Deve-se verificar a faixa de massas que podem ser medidas pela balança, e não se deve medir massas maiores do que o intervalo especificado. Prática # 2 – Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetros do laboratório de química. 12 ➢ Nunca deixar a balança suja, limpar imediatamente qualquer sólido ou líquido que caia sobre o seu prato. 2.2. Medidas de volume As medidas de volume de líquidos são muito empregadas nos laboratórios de química. A precisão e exatidão dessas medidas são muito importante para a confiabilidade dos resultados observados em um experimento. Para as medidas dos volumes de líquidos são empregados os recipientes volumétricos. Dois cuidados principais devem ser tomados ao se utilizar esses recipientes. O primeiro está relacionado com a temperatura. Os recipientes volumétricos são confeccionados para a execução de medidas de volumes em temperaturas específicas. Por isso, para uma medida confiável, não se deve utilizá-los fora da temperatura especificada, a qual é geralmente 20 °C. Os recipientes volumétricos não devem ser aquecidos ou resfriados para temperaturas que diferem muito da especificada para a execução das medidas, uma vez que pode levar a perda de suas calibrações, o que torna as medidas de volume não confiáveis. O outro cuidado que deve ser tomado ao se realizar as medidas de volume com os recipientes volumétricos é a correta visualização da extremidade do líquido na marca adequada do recipiente. Esse procedimento é chamado de leitura do menisco. A superfície de um líquido contido em um tubo estreito apresenta uma curvatura marcante que é denominada de menisco. Para a adequada leitura do menisco a superfície do líquido deve ser colocada na altura dos olhos com o recipiente posicionado de modo perpendicular em relação ao chão. A leitura do menisco deve ser feita pelo menisco inferior no caso de líquidos transparentes (Figura 2.1) e pelo menisco superior para líquidos opacos. Figura 2.1. Posicionamento correto para a leitura do menisco de líquidos transparentes. Fonte: autoria própria. Prática # 2 – Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetros do laboratório de química. 13 O posicionamento incorreto do recipiente volumétrico para a leitura do menisco ocasiona o erro de paralaxe, que é a sensação do volume contido pelo recipiente ser menor do que o real quando o menisco é avaliado acima da superfície do líquido, e do volume ser maior quando o menisco é avaliado abaixo da superfície do líquido. Os recipientes volumétricos devem ser limpos com detergente e água.Devendo-se sempre enxaguar bem o material, principalmente o seu interior. Por serem calibrados, esses recipientes não devem ser secos com aquecimento em estufa. Aqueles que são constituídos por vidro não devem ser utilizados para medidas de volumes de soluções básicas, especialmente de soluções de hidróxido de sódio, devido a possibilidade de corrosão do vidro em contato com esse tipo de solução. Os principais recipientes volumétricos são: balão volumétrico, proveta, pipeta graduada, pipeta volumétrica e bureta. A finalidade de cada um desses materiais, bem como a forma adequada de utilizá-los são descritas a seguir. 2.2.1. Balão volumétrico Os balões volumétricos são projetados para conter o volume especificado. Esses recipientes são utilizados principalmente no preparo de soluções cuja concentração deve ser rigorosamente conhecida. Os balões volumétricos não são frascos armazenadores de soluções. Tão logo a solução desejada seja preparada, seu conteúdo deve ser transferido para um frasco adequado. Os balões volumétricos não devem ser aquecidos e nem armazenados em geladeira. 2.2.2. Proveta As provetas são projetadas para dispensar determinado volume de um líquido. Esses recipientes são menos precisos e exatos do que as pipetas, por isso devem ser utilizadas em medidas qualitativas. As provetas podem ser usadas para transferências de frações de seu volume total especificado. 2.2.3. Pipeta graduada As pipetas graduadas são projetadas para dispensar determinado volume de um líquido. Esses recipientes são mais precisos e exatos do que as provetas. A sucção de líquido para o interior de qualquer pipeta deve ser realizada com a utilização de um pipetador e nunca com a boca. As pipetas graduadas também podem ser utilizadas para transferir frações de seu volume total especificado. Prática # 2 – Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetros do laboratório de química. 14 2.2.4. Pipeta volumétrica As pipetas volumétricas são projetadas para dispensar o volume fixo especificado de um líquido. Esses recipientes são mais precisos e exatos do que as pipetas graduadas. Ao final de uma transferência, as pipetas retêm uma pequena quantidade de líquido em sua ponta. Nas pipetas em que há a marcação de uma linha na sua extremidade essa pequena quantidade de líquido deve ser desprezada. Por outro lado, nas pipetas em que há a marcação de duas linhas, deve-se escoar esse líquido de ponta ao máximo. A utilização das pipetas, tanto graduadas quanto volumétricas, requer ainda um outro cuidado importante. Antes de se transferir o volume de líquido desejado, deve-se realizar um procedimento designado de ambiente. Esse procedimento consiste em preencher a pipeta com pequenas quantidades do líquido a ser pipetado, molhar toda a superfície interna da pipeta e descartar o líquido utilizado nesse procedimento, que deve ser executado três vezes. 2.2.5. Bureta As buretas são projetadas para dispensar determinado volume de um líquido. Assim como as provetas e pipetas graduadas, as buretas também podem ser utilizadas para transferir frações de seu volume total especificado. No entanto, este recipiente apresenta maior precisão e exatidão do que os outros dois. Geralmente, as buretas são utilizadas em atividades que exijam a medida rigorosa do volume de líquido transferido. Para a utilização desses recipientes é também necessário a realização de ambiente antes da medida de volume desejada. 2.3. Técnicas de transferência de sólidos A transferência de sólidos entre recipientes distintos deve ser feita de maneira cuidadosa para se evitar a perda do material durante o processo e, consequentemente, da massa medida para a execução do experimento. A transferência de sólidos pode ser executada com a utilização de espátulas. Outra forma de se transferir o sólido é por meio da utilização de uma tira de papel pregueada. A transferência de sólidos de um recipiente a outro pode ser executado mantendo em contato a abertura do frasco de origem com a do frasco de destino. Outra maneira de se realizar esse tipo de transferência é por meio da utilização de um papel limpo enrolado no formato de um cone. 2.4. Técnicas de transferência de líquidos A transferências de líquidos deve ser realizada cautelosamente para se evitar respingos e, consequentemente, a perda do volume desejado do líquido. A transferência de líquidos deve ser executada de forma que o recipiente de origem mantenha contato com o recipiente de destino. Prática # 2 – Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetros do laboratório de química. 15 Essa transferência pode ser realizada também com o auxílio de um bastão de vidro, de modo que o líquido do recipiente de origem é projetado sobre o bastão de vidro que é direcionado ao frasco de destino. 2.5. Medidas de temperatura com termômetros A temperatura pode ser medida por meio da utilização de termômetros. Para que essa medida tenha êxito é necessário que alguns cuidados sejam tomados. Um deles é o de que se deve empregar termômetros que apresentem escalas que permitam a realização das medidas, de modo que se deve estimar a temperatura na qual o objeto deve estar para a escolha adequada do instrumento de medida. Um outro cuidado é o de que o termômetro deve estar em contato direto ou indireto com o objeto que se deseja realizar a medida de temperatura. Além disso, deve-se garantir que o termômetro mantenha contato em tempo suficiente com o objeto para que seja atingido o equilíbrio térmico e, então, se realizar a medida da temperatura. 2.6. Medidas de densidade de líquidos com densímetros A densidade de líquidos pode ser medida de diferentes maneiras. Uma delas é por meio do emprego de densímetros, que são instrumentos que apresentam uma extremidade protuberante (a qual deve ser mergulhada no líquido) e uma escala de densidade calibrada em uma haste (Figura 2.2). Para a realização da medida da densidade de líquidos com a utilização de densímetros deve-se empregar um instrumento calibrado para a execução de medidas no intervalo desejado. Deve-se mergulhar o densímetro escolhido no líquido, sem que encoste no fundo ou nas laterais do recipiente que o contém. Posteriormente, deve-se aguardar que o densímetro fique em repouso no líquido e, então, realizar a leitura da densidade na haste do instrumento, a qual corresponderá à marcação da escala correspondente à extremidade da haste que toca a superfície do líquido. Figura 2.2. Modo pelo qual deve ocorrer a leitura da densidade de líquidos com o emprego de densímetros. Fonte: autoria própria. Prática # 2 – Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetros do laboratório de química. 16 2.7. Medidas de pressão com barômetros Os barômetros são instrumentos empregados para a medida da pressão exercida por gases. Existem dois modelos principais desses instrumentos: o barômetro de Torricelli (ou barômetro de mercúrio) e o barômetro aneroide. O barômetro de Torricelli (Figura 2.3) é constituído por uma coluna de vidro com 1 m de comprimento que apresenta uma das extremidades fechada e outra aberta. Essa coluna é preenchida com mercúrio e mergulhada pela sua extremidade aberta em um reservatório também preenchido com mercúrio. É observado um deslocamento do mercúrio da coluna para dentro do reservatório, com formação de vácuo próximo à região fechada da coluna de vidro. A pressão exercida pelo ar atmosférico sobre a superfície de mercúrio do reservatório é que sustenta a coluna de mercúrio no interior da coluna de vidro. A coluna de vidro pode ser graduada em milímetros. Assim, a altura de mercúrio deslocada corresponde à pressão exercida pelo ar atmosférico sobre o reservatório. Ao nível do mar e a 15 °C, a altura de mercúrio deslocada é igual a 760 mm, porisso é que se diz que ao nível do mar a pressão atmosférica é igual a 760 mmHg. Esse valor de pressão corresponde a 1 atm (uma atmosfera) e a 101305 Pa (Pascoal – Pa – é a unidade correspondente a 1 N m-2). Figura 2.3. Barômetro de Torricelli. Fonte: autoria própria. O barômetro aneroide (Figura 2.4) se assemelha à um relógio. Dentro desse tipo de barômetro existe uma caixa de metal flexível, o qual pode ser contraído ou expandido quando a quantidade de ar é alterada em seu interior por meio de bombeamento. Esse movimento de contração e expansão do metal flexível impulsiona a movimentação de peças mecânicas em seu Prática # 2 – Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetros do laboratório de química. 17 interior e uma agulha é calibrada de forma a apontar em uma escala, indicando, assim, a pressão do sistema sob medição. Figura 2.4. Barômetro aneroide. Fonte: < https://www.canstockphoto.pt/bar%C3%B4metro-15356597.html > acessado em 11 de março de 2019. Questionário 1 01. Como a balança deve ser disposta no laboratório? 02. O que deve ser verificado na balança antes de se efetuar uma medida de massa? 03. Quais materiais de laboratório podem ser empregados para conter o sólido cuja massa está sendo medida na balança? 04. Quais recipientes podem ser empregados para a medida de volume de líquidos? 05. Como deve ser feita a leitura do menisco? 06. Quais cuidados deve-se ter com os recipientes volumétricos? 07. Que tipo de solução deve ser evitada de ter o seu volume medido por vidrarias volumétricas? 08. Deseja-se transferir um determinado volume para um meio reacional. Esse volume deve ser criteriosamente conhecido. Qual dos seguintes materiais deve ser utilizado: proveta, pipeta graduada ou pipeta volumétrica? 09. Quais os recipientes volumétricos devem passar pelo procedimento chamado de ambiente antes da transferência de volume do líquido desejada? E em que consiste esse procedimento? 10. Qual(is) o(s) recipiente(s) volumétrico(s) é (são) utilizado(s) para conter um determinado volume de líquido? E qual(is) é(são) utilizado(s) para transferir volumes variáveis e volume fixo de líquidos? 11. Como deve ser feita a transferência de sólidos? 12. Como deve ser feita a transferência de líquidos? 13. Quais cuidados devem ser tomados para a medida de temperatura com a utilização de termômetros? Prática # 2 – Uso correto das vidrarias, balanças, termômetros, densímetros e barômetros do laboratório de química. 18 14. Deseja-se realizar a medida da densidade de um líquido cujo valor varia entre 1,020 a 1,800 g cm-3. Dentre os densímetros designados abaixo, qual é o mais adequado para a realização dessa medida? Justifique. (a) Densímetro A – intervalo de medida: 0,890 a 1,500 g cm-3. (b) Densímetro B – intervalo de medida: 1,350 a 1,800 g cm-3. (c) Densímetro C – intervalo de medida: 1,000 a 1,900 g cm-3. (d) Densímetro D – intervalo de medida: 1,020 a 1,750 g cm-3. 15. As vidrarias volumétricas, isto é, que medem volume, podem ser aquecidas? Por que? 16. Quais são os dois tipos principais de barômetros? Qual o princípio de funcionamento de cada um deles? 19 Prática # 3 Propriedades físicas para caracterização dos materiais: densidade e índice de refração 3.1. INTRODUÇÃO As propriedades físicas dos materiais são frequentemente empregadas para a identificação, caracterização e controle de qualidade dos materiais. Alguns exemplos de propriedades físicas são: as temperaturas de transições de fases (temperatura de fusão e ebulição, por exemplo), densidade, índice de refração e condutividade. Nesta aula, serão explorados a densidade e o índice de refração para caracterização de algumas misturas. A densidade (d) é o quociente da massa (m) pelo volume (V) do material a uma temperatura específica (Equação 3.1). No cotidiano observa-se que massas iguais de substâncias diferentes ocupam volumes diferentes. Por exemplo, 1 kg de isopor ocupa um espaço muito maior do que 1 kg de cobre, assim o cobre é mais denso do que o isopor. Uma maneira de se determinar a densidade de um material é por meio da medida da massa e de seu volume correspondente. d = m V Equação 3.1 O índice de refração (η) é o quociente de velocidade da luz no vácuo (c) pela velocidade da luz no material (v) a uma temperatura específica (Equação 3.2). O índice de refração pode ser obtido medindo-se os ângulos em relação à normal da superfície do material do raio incidente e do raio refratado, empregando-se a Lei de Snell, o que é utilizado em instrumentos ópticos, chamados de refratômetros. Esse índice depende da temperatura, da pressão, da composição do material e do comprimento de onda da luz empregado para a realização da medida. η = c v Equação 3.2 3.2. OBJETIVOS 3.2.1. Verificar a importância da medida de propriedades físicas dos materiais para avaliação da qualidade de produtos; 3.2.2. Determinar a densidade de uma amostra de aço (material mais denso que a água); 3.2.3. Determinar a densidade de uma amostra de parafina (material menos denso que a água); 3.2.4. Determina a densidade de uma amostra de leite; 3.2.5. Determinar o índice de refração de duas soluções de sacarose e indicar em qual delas a velocidade da luz é maior. Prática # 3 – Propriedades físicas para caracterização dos materiais: densidade e índice de refração. 20 3.3. MATERIAIS Pregos de aço 10 x 10 mm sem cabeça, amostra de leite, soluções sacarose a 15 e 30 g L-1, provetas de 10 e 50 mL, balança semi-analítica, picnômetro de 25 mL, papel toalha, algodão, refratômetro de ABBE, água destilada, álcool comercial e conta-gotas (ou pipeta de Pasteur). 3.4. DENSIDADE DO AÇO 3.4.1. Meça a massa de 20 pregos de aço e anote o valor como mpregos (mpregos = _____________________). 3.4.2. Preencha uma proveta de 10 mL com 6 mL de água da torneira. 3.4.3. Mergulhe os pregos dentro da proveta que contém água. 3.4.4. Anote o volume de água deslocado pelos pregos (que corresponde ao volume dos pregos) e anote como Vpregos (Vpregos = ____________________). 3.4.5. Calcule a densidade do aço que constitui os pregos pelo quociente de mpregos por Vpregos (dpregos = __________________). 3.4.6. Compare o valor encontrado para a densidade do aço que constitui os pregos com dados disponíveis na literatura. 3.5. DENSIDADE DA PARAFINA 3.5.1. Meça a massa de um pequeno cilindro de parafina e anote o valor como mparafina (mparafina = _____________________). 3.5.2. Preencha uma proveta de 50 mL com 20 mL de álcool comercial. 3.5.3. Mergulhe a parafina dentro da proveta que contém álcool comercial. 3.5.4. Anote o volume de água deslocado pela parafina (que corresponde ao volume do cilindro de parafina) e anote como Vparafina (Vparafina = ____________________). 3.5.5. Calcule a densidade da parafina pelo quociente de mparafina por Vparafina (dparafina = __________________). 3.5.6. Compare o valor encontrado para a densidade da parafina com dados disponíveis na literatura. 3.6. DENSIDADE DO LEITE Cuidados com o picnômetro: evite manuseá-los diretamente com as mãos, pois a gordura corporal pode alterar as medidas de massas. Uma alternativa é a utilização de papel toalha para o manuseio desse recipiente. Evite também a formação de bolhas no interior do frasco. Prática # 3 – Propriedades físicas para caracterização dos materiais: densidade e índice de refração. 21 3.6.1. Meça a massa de um picnômetro de capacidade igual a 25 mL juntamente com sua tampa e anote a massa medida como mpicnômetro (mpicnômetro = _____________________). 3.6.2. Preencha o picnômetro com a amostra de leite, feche o recipiente, garanta que o interior de sua tampa esteja tambémpreenchido e, se preciso, limpe seu exterior com papel toalha. 3.6.3. Meça a massa do picnômetro preenchido pelo leite e anote como mpicnômetro+leite (mpicnômetro+leite = _________________). 3.6.4. Determine a massa de leite (mleite) contida no picnômetro, o que pode ser obtido pela diferença entre a massa do picnômetro cheio pela massa do picnômetro vazio (mleite = mpicnômetro+leite – mpicnômetro = ______________________). 3.6.5. Calcule a densidade do leite por meio do quociente da massa de leite (mleite) pelo volume do picnômetro (25 mL) (dleite = _____________________). 3.6.6. Compare a densidade da amostra de leite com dados disponíveis na literatura e discorra sobre a qualidade do produto, indicando se o leite avaliado se encontra dentro dos parâmetros de qualidade. 3.7. ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE SOLUÇÕES Utilização do refratômetro de bancada do tipo ABBE: para a realização das medidas de índice de refração, o campo visual do refratômetro deve ser ajustado pelo botão do focalizador e o do prisma, ambos localizados na lateral do equipamento. Assim, deve-se obter uma separação nítida entre as metades clara e escura (Figura 3.1) da ocular, para então realizar a leitura do índice de refração indicado na escala, localizada no campo visual do instrumento. Esse ajuste de foco e seleção do comprimento de onda pode ser realizado empregando-se a água destilada, a qual apresenta índice de refração igual a 1,332 na temperatura de 20 °C. Nunca tocar diretamente a superfície vítrea do sistema de prismas do refratômetro e sempre utilizar algodão para a limpeza dessa superfície. Figura 3.1. Visão da ocular do refratômetro de ABBE ajustado para medidas. Fonte: autoria própria. 3.7.1. Abra a entrada de luz do refratômetro. 3.7.2. Posicione o aparelho próximo à uma fonte de luz. Prática # 3 – Propriedades físicas para caracterização dos materiais: densidade e índice de refração. 22 3.7.3. Abra o sistema de prismas, transfira aproximadamente oito gotas de água destilada para a superfície vítrea e feche o sistema. 3.7.4. Ajuste o refratômetro em seus botões laterais, observando-se que o índice de refração da água é igual a 1,332. 3.7.5. Abra o sistema de prismas, limpe a superfície vítrea com algodão, transfira aproximadamente oito gotas da solução A (sacarose a 15 g L-1) e feche o sistema. 3.7.6. Realize a leitura do índice de refração da solução e anote o seu valor como ηA (ηA = __________). 3.7.7. Repita os procedimentos 3.7.5 e 3.7.6 para a solução B (sacarose a 30 g L-1) e anote o índice de refração medido como ηB (ηB = __________). 3.7.8. Indique em qual solução (A ou B) é maior a velocidade da luz. 3.8. RELATÓRIO Não se esqueça de realizar uma comparação entre a densidade do aço, da parafina e também a do leite, com dados disponíveis na literatura. Por meio dos índices de refração das soluções A e B discuta em qual delas é maior a velocidade da luz e identifique uma relação com a concentração da solução de sacarose. 23 Prática # 4 Viscosidade de líquidos 4.1. INTRODUÇÃO Os fluídos apresentam uma certa resistência para alteração de sua forma. Essa resistência está relacionada às forças intermoleculares da(s) substância(s) que constituem o fluído. A fluidez de um líquido é medida por sua viscosidade. Quanto maior a viscosidade de um líquido, menor é a sua fluidez. Por exemplo, o óleo de soja apresenta maior viscosidade (ou menor fluidez) quando comparado com o álcool. A viscosidade dos líquidos é importante de ser considerada em processos de transferência e bombeamento de líquidos, para o dimensionamento de agitadores e reatores industriais, bem como para a avaliação do poder lubrificante de óleos. A viscosidade de um líquido é definida como a força tangencial necessária para deslocar um plano de área unitária, com velocidade unitária, em relação a outro plano paralelo situado à uma distância unitária, sendo o espaço entre eles ocupado pelo líquido em estudo. A unidade da viscosidade é o poise ([P] = g cm-1 s-1). No entanto, o centipoise (cP) é o mais comumente utilizado. Existem várias metodologias para a determinação da viscosidade de líquidos. Muitas dessas metodologias consistem em se determinar a velocidade de escoamento do líquido no interior de um tubo, ou por meio da velocidade da queda de um corpo esférico no seio do líquido. Exemplos de viscosímetros são os de Cannon-Fenske, Höpler, Gilmont, Saybolt e de Brookfield. A metodologia que emprega o viscosímetro de Gilmont (Figura 4.1) emprega a queda controlado de um corpo esférico para a realização da medida da viscosidade do líquido. Nesta metodologia é determinado o tempo de queda, com velocidade constante, de uma esfera de raio e densidade conhecidos, ao longo de um tubo preenchido com o líquido em estudo. Figura 4.1. Viscosímetro de Gilmont. Fonte: <http://www.splabor.com.br/produto/viscosimetro-de-queda-de-bola-volume-da-amostra-7-ml- repetibilidade-%C2%B102-a-%C2%B110-gilmont-modelos-08701-00-08702-00-e-08702-10/> acessado em 13 de fevereiro de 2019. Prática # 4 – Viscosidade de líquidos. 24 A força (f1) associada ao deslocamento de uma esfera de raio r e densidade ρ através de um líquido de densidade ρm, devido à ação da gravidade g, é expressa pela Equação 4.1. f1 = 4 3 πr3(ρ − ρm)g Equação 4.1. A força f1 tende a acelerar a queda de um corpo agindo em sentido contrário às forças de fricção (atrito) dentro do meio, às quais crescem com o aumento da velocidade do corpo em queda. A velocidade uniforme (constante) de queda é alcançada quando as forças de fricção se igualam à força gravitacional, de modo que o corpo continua a cair com velocidade constante v. Stokes mostrou que, para um corpo esférico de raio r que cai com velocidade constante, a força de fricção (f2) é expressa pela Equação 4.2. f2 = 6πrvη Equação 4.2. Em que η e a viscosidade do fluido. Quando a velocidade de queda se torna constante, tem-se f1 = f2, o que leva à Equação 4.3. η = 2r2 9v (ρ − ρm)g Equação 4.3. As Equações 4.2 e 4.3 são chamadas de Lei de Stokes. Por definição, a velocidade de queda v é a razão entre o espaço x delimitado por dois traços de calibração, e o tempo t gasto para a esfera percorrer esse espaço. Portanto, pode-se escrever a Equação 4.4. 𝜂 = ( 2𝑟2𝑔 9𝑥(1+2,4 𝑟 𝑅 ) ) (𝜌 − 𝜌𝑚)𝑡 Equação 4.4. Em que (1 + 2,4 𝑟 𝑅 ) é o fator de correção devido à influência do tamanho do raio R do tubo no qual é observada a queda da esfera. Como os valores de r, R e x são constantes características do aparelho, a Equação 4.4 pode ser reescrita como a Equação 4.5. η = K(ρ − ρm)t Equação 4.5 Em que K e ρ são constantes encontradas nos manuais dos viscosímetros ou que podem ser determinadas para um sistema específico pelo usuário. 4.2. OBJETIVO Determinar a viscosidade de líquidos pela metodologia de Gilmont. 4.3. MATERIAIS Provetas de 5 e 250 mL, esfera de aço, líquido menos denso que a esfera de aço (exemplos: água, álcool ou glicerina), cronômetro, régua, balança semi-analítica e água destilada. Prática # 4 – Viscosidade de líquidos. 25 4.4. DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DE UM LÍQUIDO PELO MÉTODO DE GILMONT Utilize como sistema para a medida da viscosidade pelo método de Gilmont uma proveta de 250 mL, considerando como percurso da esfera de aço a graduação de 230 a 30 mL. Considere a aceleração da gravidade (g) como sendo igual a 9,8 m s-2. 4.4.1. Realize as medidas necessárias do sistema para a determinação do valor de K da Equação 4.5. (Determinar os valores de r, R e x). 4.4.2. Determine a densidade ρda esfera de aço. 4.4.3. Preencha a proveta de 250 mL até sua marcação máxima com o líquido que se deseja determinar a viscosidade. Evite a formação de bolhas em seu interior. 4.4.4. Mergulhe a esfera de aço no interior da proveta e cronometre o tempo que a esfera leva para percorrer da marcação de 230 mL até a de 30 mL. 4.4.5. Determine a viscosidade do líquido pela Equação 4.5. 4.4.6. Repita os procedimentos 4.4.2 a 4.4.5 mais duas vezes. 4.4.6. Determine a viscosidade do líquido avaliado pela média dos três valores de viscosidade encontrados. 4.5. RELATÓRIO Compare no relatório o valor de viscosidade encontrado para o líquido avaliado com o seu valor disponível na literatura. 26 Prática # 5 Determinação do volume molar de um gás 5.1. INTRODUÇÃO A equação dos gases ideais (Equação 5.1) relaciona as variáveis de estado pressão (p), temperatura (T) e volume (V) de uma quantidade de matéria (n) de um gás, em que R é a constante dos gases ideias (cujo valor é: 8,314 J K-1 mol-1 = 0,082057 L atm K-1 mol-1). pV = nRT Equação 5.1 O volume molar de um gás é a razão entre V e n e pode ser representado como Vm, de modo que a Equação 5.1 pode ser escrita como a Equação 5.2. pVm = RT Equação 5.2 Considerando-se um comportamento ideal dos gases, as Equações 5.1 e 5.2 são satisfeitas para todas as variáveis de estado avaliadas, sendo que neste modelo é considerado que não existem interações entre as partículas que constituem os gases. Em geral, os gases reais aproximam-se do comportamento ideal em baixas pressões, quando a distância entre as partículas é elevada. Essas equações podem ser modificadas de modo a descreverem o comportamento de gases reais, o que pode ser feito pela adição do Fator de Compressibilidade (Z – Equação 5.3), de modo que a equação dos gases pode ser escrita como expresso pela Equação 5.4. Z = Vm real Vm ideal Equação 5.3 pVm real = ZRT Equação 5.4 Quanto o volume molar do gás real é maior que o do gás ideal nas mesmas condições de estado, então Z > 1, o que indica que forças de repulsão predominam entre as partículas que constituem o gás avaliado. Por outro lado, quando o volume molar do gás real é menor que o do gás ideal, então Z < 1, o que indica que as forças de atração entre as partículas do gás predominam. Nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) a temperatura é igual a 0 °C e a pressão a 1 atm, de modo que o volume molar de um gás ideal é de 22,414 L mol-1. Nas Condições Normais Ambientes de Temperatura e Pressão (CNATP) a temperatura é igual a 25 °C e a pressão a 1 bar (105 Pa), de modo que o volume molar de um gás ideal é de 24,789 L mol-1. 5.2. OBJETIVO Determinar o volume molar do gás carbônico (dióxido de carbono – CO2) nas condições ambientes de temperatura e pressão. Prática # 5 – Determinação do volume molar de um gás. 27 5.3. MATERIAIS Bicarbonato de sódio (NaHCO3), solução 1% V/V de ácido clorídrico (HCl), kitassato de 250 mL, mangueira de látex ou silicone, béquer de 2 L, espátula, balança semi-analítica, provetas de 25 e 1000 mL, saco plástico 6 x 15 cm (saquinho de chup-chup), vidro de relógio, água de torneira. 5.4. PROCEDIMENTO 5.4.1. Transfira 1 g de bicabornato de sódio (NaHCO3) para o saco plástico. 5.4.2. Transfira 20 mL de solução de ácido clorídrico 1% V/V para o kitassato de 250 mL. 5.4.3. Conecte a mangueira na saída lateral do kitassato e prenda o saco plástico em sua saída lateral, tomando o cuidado de não transferir o bicarbonato de sódio para o seu interior. 5.4.4. Com água de torneira, preencha o béquer de 2 L até aproximadamente 1,75 L e a proveta de 1 L até a sua extremidade. 5.4.5. Inverta a proveta de 1 L dentro do béquer de 2 L, evitando-se que água seja transferida da proveta para o béquer. 5.4.6. Disponha a extremidade livre da mangueira no interior da proveta já invertida. Desse modo, o sistema estará como ilustrado na Figura 5.1. Figura 5.1. Sistema montado para a realização da medida do volume do gás dióxido de carbono gerado por meio da reação entre o bicarbonato de sódio e o ácido clorídrico nas condições ambientes. Fonte: autoria própria. 5.4.7. Transfira o bicarbonato de sódio do interior do saco plástico para dentro do kitassato. Aguarde que a reação seja finalizada. Transfira todo gás que estiver dentro do saco plástico para o interior do sistema, apertando-o. 5.4.8. Realize a leitura do volume de gás gerado, o qual será igual ao volume de água deslocado do interior da proveta de 1 L. 5.4.9. Determine o volume molar do dióxido de carbono (CO2). Prática # 5 – Determinação do volume molar de um gás. 28 5.4.10. Repita os procedimentos mais duas vezes. 5.4.11. Calcule o Fator de Compressibilidade médio para o dióxido de carbono nas condições do experimento. 5.5. RELATÓRIO Não se esqueça de escrever a equação química que representa a reação entre o bicarbonato de sódio (NaHCO3) e o ácido clorídrico (HCl). Por meio dessa equação química é que será determinado a quantidade, em mol, de dióxido de carbono (CO2) gerada no processo. Discuta sobre o valor encontrado para o Fator de Compressibilidade médio do gás em estudo nas condições do experimento e indique se predominam forças repulsivas ou atrativas entre as moléculas do gás. Inclua no relatório as respostas aos questionamentos do tópico 5.6. 5.6. EXERCÍCIOS SOBRE GASES 5.6.1. Uma amostra de 255 mg de neônio ocupa 3,00 dm3 a 122 K. Use a expressão dos gases ideais para calcular a pressão do gás. 5.6.2. Um gás ideal passa por um processo de compressão isotérmica (sem alteração de temperatura) e reduz o seu volume de 2,20 dm3. A pressão final do gás é 5,04 bar e o volume final é 4,65 dm3. Calcule a pressão inicial do gás em (a) bar e (b) atm. 5.6.3. Para o aquecimento de uma casa, consomem-se 4,00·103 m3 de gás natural por ano. Admita que o gás seja o metano (CH4), e que ele se comporta como um gás ideal nas condições deste problema, que são 1,00 atm e 20 °C. Qual a massa de gás consumida? 5.6.4. Explique o que significa, em termos de interações intermoleculares, um gás apresentar um fator de compressibilidade maior ou menor do que 1. 29 Prática # 6 Determinação do teor alcoólico de bebidas 6.1. INTRODUÇÃO As bebidas alcoólicas contêm etanol em sua composição, o qual é produzido por meio da fermentação de açúcares proveniente de frutas, grãos ou caules. A produção de algumas dessas bebidas pode envolver também a destilação da mistura fermentada, o que aumenta o teor alcoólico do líquido. O teor alcoólico das bebidas deve ser indicado no rótulo dos produtos. Alguns exemplos de bebidas e suas gradações alcoólicas são indicadas na Tabela 6.1. Tabela 6.1. Teor alcoólico de algumas bebidas. Bebida Teor alcoólico / (% V/V) Cerveja 5 a 9 Chope 5 Vinho 9 a 15 Cachaça 38 a 48 Whisky 47 Tequila 27 a 40 Rum 35 a 70 Vodca 13 a 40 Conhaque 40 a 60 Espumante 11 Saquê 16 O Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) regulamenta sobre as metodologias que devem ser aplicadas para fiscalização do teor alcoólico em bebidas. Em geral, as metodologias envolvem a destilação da bebida e posterior quantificação de álcool por meio da densidade relativa do destilado, sendo empregado um densímetro (algumas vezes designado de alcoômetro). 6.2. OBJETIVO Determinar o teor alcoólico de uma bebida pelo método densimétrico. Prática # 6 – Determinação do teor alcoólico de bebidas. 30 6.3. MATERIAIS Densímetro com escala entre 0,8 e 1,0 g mL-1, proveta de 1L e amostra de bebida alcoólica. 6.4. PROCEDIMENTO 6.4.1. Transfira aproximadamente 700 mL da bebida alcoólica para uma proveta de 1 L; 6.4.2. Insira o densímetro dentro da proveta preenchida e aguarde que o instrumento se estabilize, sem encostar nas paredes ou no fundo da proveta; 6.4.3. Realize a leitura da densidade da bebida e anote o valor. (densidade = ______________________); 6.4.4. Estabeleça o teor alcoólico da bebida por meio do emprego de tabelas, fornecidas pelo MAPA (pesquise por essas tabelas), que relacionam a densidade com o teor de álcool nas bebidas. 6.5. RELATÓRIO Indique no relatório o teor alcoólico da bebida avaliada. Descreva a metodologia oficial estabelecida pelo MAPA para fiscalização desse tipo de produto e inclua as tabelas que relacionam a densidade da mistura com o seu teor de álcool. Discuta sobre as diferenças entre a metodologia empregada durante a aula e a estabelecida pelo órgão oficial brasileiro. 31 Prática # 7 Análise da gasolina: explorando a polaridade das substâncias 7.1. INTRODUÇÃO A gasolina é um derivado do petróleo constituído basicamente por hidrocarbonetos parafínicos, olefínicos, naftênicos e aromáticos (com a maior parte das cadeias de 5 a 10 átomos de carbono) e que apresenta faixa de ebulição entre 30 e 220 °C. A gasolina automotiva é um combustível utilizada em motores que operam sob o ciclo Otto, tais como os encontrados em carros e motos. Além disso, esse derivado do petróleo é também utilizado como combustível de pequenas embarcações, grupos geradores de energia elétrica, roçadeira e motosserras. No Brasil, são produzidas as Gasolinas Tipo A e Tipo C. As do Tipo A são produzidas nas refinarias de petróleo e entregues diretamente às companhias distribuidoras. As do Tipo C são obtidas pela mistura da Gasolina Tipo A com etanol anidro, em proporção definida por legislação brasileira, as quais são vendidas para o consumidor final. Um produto também encontrado nos postos de abastecimento é a Gasolina Tipo C Aditivada. Este combustível é resultado da adição de agentes detergentes e controladores de depósitos, os quais tem a função de limpar o motor dos veículos e evitar a formação de fuligem. A adição de etanol à gasolina tem duas funções principais. Uma delas é a redução de emissão de poluentes para a atmosfera. A outra é a melhora da octanagem do combustível, isto é, a melhora da propriedade antidetonante do produto. Esta propriedade está relacionada à necessidade de se evitar a ignição antecipada ou desregulada do combustível no motor dos veículos. A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) regulamenta sobre a qualidade dos produtos derivados do petróleo vendidos no Brasil. A Resolução ANP n°30 de 29 de junho de 2015 especifica sobre as características da Gasolina Tipo C, em que o percentual do etanol deve estar entre 25 e 27 % v/v. O ensaio definido pela ANP para verificação do teor de etanol anidro na gasolina automotiva é a norma NBR 13992 descrita pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Neste ensaio, 50 mL de gasolina são transferidos para uma proveta de 100 mL. Posteriormente, o volume da proveta é completado por uma solução aquosa de cloreto de sódio 10 % m/v. A proveta é tampada e invertida dez vezes. Para completar a extração do álcool, a proveta é deixada em repouso por 15 minutos e o volume final da fase aquosa (A) é utilizado para o cálculo do teor de Álcool Etílico Anidro no Combustível (AEAC) pela equação 7.1 em % V/V. Prática # 7 – Análise da gasolina: explorando a polaridade das substâncias. 32 AEAC = [(A − 50) × 2] + 1 equação 7.1 Na norma NBR 13992 é utilizado a diferença de miscibilidade do etanol na gasolina e na água para a extração do álcool. Essa diferença é resultado da polaridade das moléculas que constituem os líquidos. Além de outras interações intermoleculares que podem existir entre as moléculas. Nesta aula da disciplina de Laboratório de Química Aplicada, serão explorados conceitos de polaridade das substâncias por meio da avaliação do sistema gasolina/água. Além disso, será exemplificado como estes conceitos são importantes em nosso dia-a-dia. 7.2. OBJETIVOS 7.2.1. Avaliar a polaridade de algumas substâncias (água, hidrocarbonetos, álcool, iodo e permanganato de potássio); 7.2.2. Verificar como o entendimento sobre a polaridade das sustâncias pode auxiliar em atividades do nosso dia-a-dia; 7.2.3. Determinar o teor de álcool anidro em gasolina adquirida de um posto de abastecimento do município de Varginha/MG, empregando-se o experimento definido pela NBR 13992 (ou um experimento aproximado). 7.3. MATERIAIS E REAGENTES Nove tubos de ensaio; suporte para tubos de ensaio; pipeta graduada de 5 mL; pipetador do tipo pêra; espátula; proveta de 100 mL (tubo falcon de 50 mL, ou proveta de 50 mL, ou proveta de 20 mL); béquer (250 mL); solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl) 10 % m/v; amostra de gasolina (200 mL); permanganato de potássio (KMnO4) e iodo (I2). 7.4. AVALIAÇÃO DA POLARIDADE DAS SUBSTÂNCIAS Nos tubos de ensaio, adicione as substâncias como indicado no Quadro 7.1, empregando 3 mL dos líquidos e uma pitada de sólidos, quando forem os casos. Indique o que foi observado em cada um dos tubos de ensaio e, com base em conhecimentos sobre a polaridade das substâncias, explique as observações feitas. Quadro 7.1. Substâncias a serem adicionadas aos tudo de ensaio, na ordem de cima para baixo. Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5 Tubo 6 Tubo 7 Tubo 8 Tubo 9 Água Água + I2 Água + KMnO4 Gasolina Gasolina + I2 Gasolina + KMnO4 Água + Gasolina Água + Gasolina + I2 Água + Gasolina + KMnO4 Prática # 7 – Análise da gasolina: explorando a polaridade das substâncias. 33 7.5 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ETANOL NA GASOLINA PELO MÉTODO NBR 13992 Transfira 50 mL de gasolina para uma proveta de 100 mL (ou transfira 25 mL de gasolina para um tubo falcon de 50 mL). Complete o volume do recipiente com solução aquosa de NaCl 10 % m/V, feche e inverta-o dez vezes. Após repouso de 15 minutos, anote o volume da fase aquosa e calcule o teor de etanol anidro do combustível. 7.6. RELATÓRIO Inclua o Quadro 1 no relatório. Discuta sobre as observações feitas e relacione com a polaridade das substâncias. Indique se a gasolina avaliada se encontra dentro ou fora dos requisitos de qualidade para a comercialização deste produto segundo as normas da ANP. 34 Prática # 8 Identificação e classificação das reações químicas 8.1. INTRODUÇÃO As transformações químicas (chamadas também de reações químicas ou simplesmente reações) ocorrem por meio da reorganização dos átomos das substâncias iniciais (reagentes) para a formação de novas substâncias (produtos). Para a representação dessas transformações é utilizada uma escrita especial designada de equação química. Nessas equações as substâncias são representadas por suas fórmulas químicas, os reagentes são escritos antes de uma seta e os produtos são escritos depois da seta. As condições nas quais o processo ocorreu também podem ser representadas, em que são utilizados símbolos e/ou siglas acima da seta. Considerando esta representação, o símbolo Δ (Delta, letra do alfabeto grego na forma maiúscula) é empregado para indicar o aquecimento do sistema. Os estados físicos das substâncias também podem ser indicados, em que são utilizadas as representações (g), (l), (s) e (aq) após a fórmula química da substância para indicar os estados gasoso, líquido, sólido e aquoso (em solução aquosa), respectivamente. Uma equação química é ilustrada abaixo. As reações químicas ocorrem em um nível atômico, portanto, não visível aos nossos olhos. No entanto, algunssinais podem ser observados como indicativo da ocorrência de uma transformação química. As evidências que estão relacionadas às propriedades organolépticas (que podem ser percebidas pelos sentidos dos seres humanos) da matéria são a liberação de energia, liberação de gases, mudanças de cor, alteração de odor e formação de precipitados (sólidos). Esses sinais são utilizados no cotidiano da humanidade para a verificação da ocorrência de reações químicas, que podem auxiliar em diversas tarefas, desde o cozimento de alimentos, melhorando o sabor das refeições, até a verificação da deterioração dos materiais, evitando-se desastres ambientais. As equações químicas podem ser escritas por meio das formas: molecular, iônica e iônica simplificada. Essas diferentes maneiras de escrever são ilustradas abaixo para a reação do nitrato de prata (AgNO3) com o cloreto de sódio (NaCl), processo no qual é observado a formação de um precipitado branco. Prática # 8 – Identificação e classificação das reações químicas. 35 As reações químicas podem ser classificadas de acordo com diferentes critérios, tais como: ➢ A absorção ou liberação de calor, em que as reações que absorvem calor são chamadas de endotérmicas e as que liberam de exotérmicas. ➢ A espontaneidade, em que reações espontâneas apresentam variações da energia livre de Gibbs (ΔG) negativas e as não espontâneas variações positivas. ➢ O número de substâncias que reagem e que são produzidas, em que se pode citar quatro possibilidades. Nas reações de síntese ou adição dois ou mais reagentes formam apenas um produto (A + B → C); nas reações de análise ou decomposição um único reagente origina dois ou mais produtos (A → B + C); nas reações de simples troca ou deslocamento uma substância simples reage com uma composta levando à formação de uma outra substância simples e outra composta (A + BC → AC + B); nas reações de dupla troca duas substâncias compostas trocam os cátions e ânions formando duas outras substâncias compostas (AB + CD → AD + CB) – em que foram empregadas letras maiúsculas do alfabeto para representar a fórmula química de substâncias e íons. ➢ A reversibilidade, em que há reações reversíveis e não reversíveis. ➢ A transferências de elétrons, em que em algumas reações ocorre transferência de elétrons entre os átomos das substâncias (o que pode ser verificado pelo número de oxidação), chamadas de reações de oxirredução, e aquelas em que não há transferência de elétrons. Identificar e classificar as reações químicas é importante para auxiliar o desenvolvimento de diversas atividades, como a produção de novos produtos, produção de fármacos, estocagem e armazenamento de energia, compreensão dos sistemas biológicos, entre outras. 8.2. OBJETIVOS 8.2.1. Conduzir algumas reações testes e realizar observações de evidências relacionadas com transformações químicas; 8.2.2. Identificar e classificar as reações por meio das observações realizadas e consulta à literatura. 8.3. MATERIAIS Dezesseis tubos de ensaio; suporte para tubos de ensaio; papel toalha; caixa com fósforos; espátula; pipetador tipo pera; treze pipetas graduadas de 5 mL (ou conta-gotas ou pipeta de Pasteur); cobre; alumínio; zinco em pó; solução de nitrato de prata (AgNO3) a 0,1 mol L-1; solução de cloreto de sódio (NaCl) a 0,1 mol L-1; soluções de ácido nítrico (HNO3) a 50% V/V, 20% V/V, 5 Prática # 8 – Identificação e classificação das reações químicas. 36 % V/V e 0,1 mol L-1; solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 0,1 mol L-1; bicarbonato de sódio (NaHCO3); solução de cromato de potássio (K2CrO4) 5% m/V; solução de sulfato de cobre(II) (CuSO4) a 0,2 mol L-1; solução de cloreto de ferro(III) (FeCl3) a 0,1 mol L-1; peróxido de hidrogênio (H2O2) a 30% V/V; carbonato de cálcio (CaCO3); óxido de cálcio (CaO); solução alcoólica de fenolftaleína 1% m/V; água destilada; papel tornassol vermelho e acetato de sódio (CH3COONa) (ou cloreto de amônio – NH4Cl). 8.4. PROCEDIMENTOS Observe a mudança de coloração, aquecimento, resfriamento, a formação de gases ou formação de sólidos nos Tubos de Ensaio (TE) após a realização dos testes. Relacione as evidências observadas com os processos que ocorreram nos ensaios e represente-os, quando possível, por meio de equações químicas. Classifique também as reações químicas nos critérios discutidos, quando possível. Durante a execução dos testes preencha o Quadro 8.1. 8.4.1. Transfira algumas gotas de solução de nitrato de prata (AgNO3) a 0,1 mol L-1 para um tubo de ensaio (Tubo de Ensaio 1 – TE1). Em seguida, transfira algumas gotas de solução de cloreto de sódio (NaCl) a 0,1 mol L-1. Anote o que foi observado. 8.4.2. Transfira algumas gotas de solução de nitrato de prata (AgNO3) a 0,1 mol L-1 para um tudo de ensaio (TE2). Em seguida, transfira um pequeno pedaço de cobre (Cu). Anote o que foi observado. 8.4.3. Transfira uma pitada de zinco (Zn) em pó para um tubo de ensaio (TE3). Em seguida, transfira algumas gotas de solução de ácido nítrico (HNO3) a 20% V/V. Anote o que foi observado. 8.4.4. Transfira algumas gotas de ácido nítrico (HNO3) a 0,1 mol L-1 para um tubo de ensaio (TE4) e também uma gota de fenolftaleína. Em seguida, transfira algumas gotas de solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 0,1 mol L-1. Anote o que foi observado. 8.4.5. Transfira algumas gotas de solução de ácido nítrico (HNO3) a 5% V/V para um tubo de ensaio (TE5). Em seguida, adicione uma pitada de bicarbonato de sódio (NaHCO3). 8.4.6. Transfira algumas gotas de solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 0,1 mol L-1 para um tubo de ensaio (TE6). Em seguida, transfira um pequeno pedaço de alumínio (Al). Anote o que foi observado. 8.4.7. Transfira algumas gotas de solução de nitrato de prata (AgNO3) a 0,1 mol L-1 para um tubo de ensaio (TE7). Em seguida, transfira algumas gotas de solução de cloreto de ferro(III) a 0,1 mol L-1. Anote o que foi observado. Prática # 8 – Identificação e classificação das reações químicas. 37 8.4.8. Transfira algumas gotas de solução de nitrato de prata (AgNO3) a 0,1 mol L-1 para um tubo de ensaio (TE8). Em seguida, adicione algumas gotas de solução de cromato de potássio (K2CrO4) a 5% m/V. Anote o que foi observado. 8.4.9. Transfira um pequeno pedaço de cobre (Cu) para um tubo de ensaio (TE9). Em seguida, adicione algumas gotas de solução de ácido nítrico (HNO3) a 50% V/V. Anote o que foi observado. 8.4.10. Transfira algumas gotas de solução de sulfato de cobre(II) (CuSO4) a 0,2 mol L-1 para um tubo de ensaio (TE10). Em seguida, adicione algumas gotas de solução de hidróxido de sódio a 0,1 mol L-1. Anote o que foi observado. 8.4.11. Transfira algumas gotas de solução de cloreto de ferro(III) (FeCl3) a 0,1 mol L-1 para um tubo de ensaio (TE11). Em seguida, adicione algumas gotas de solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 0,1 mol L-1. Anote o que foi observado. 8.4.12. Transfira algumas gotas de solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) a 30% V/V para um tubo de ensaio (TE12). Em seguida, adicione algumas gotas de solução de cloreto de ferro(III) (FeCl3) a 0,1 mol L-1 e acenda um fósforo na saída do TE12. Anote o que foi observado. 8.4.13. Transfira algumas gotas de solução de cloreto de sódio (NaCl) a 0,1 mol L-1 para um tubo de ensaio (TE13). Em seguida, transfira algumas gotas de solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 0,1 mol L-1. Anote o que foi observado. 8.4.14. Transfira algumas gotas de solução de ácido nítrico (HNO3) a 5% V/V para um tubo de ensaio (TE14). Em seguida, transfira uma pitada de carbonato de cálcio (CaCO3). Anote o que foi observado. 8.4.15. Transfira algumas gotas de água destilada para um tubo de ensaio (TE15). Verifique o caráter ácido ou básico da água com papel tornassol vermelho (se ficar azul, o meio está básico). Em seguida, adicione uma pitada de óxido de cálcio (CaO). Novamente, verifique o caráter ácido ou básicoda solução com papel tornassol vermelho. Anote o que foi observado. 8.4.16. Transfira uma pitada de acetato de sódio (CH3COONa) (ou de cloreto de amônio – NH4Cl) para um tubo de ensaio (TE16). Em seguida, adicione algumas gotas de água destilada. Anote o que foi observado. Quadro 8.1. Observações e equações químicas dos ensaios realizados. Teste / Tubo de Ensaio Observações Equação química e respectiva classificação 8.4.1 / TE1 8.4.2 / TE2 Prática # 8 – Identificação e classificação das reações químicas. 38 8.4.3 / TE3 8.4.4 / TE4 8.4.5 / TE5 8.4.6 / TE6 8.4.7 / TE7 8.4.8 / TE8 8.4.9 / TE9 8.4.10 / TE10 8.4.11 / TE11 8.4.12 / TE12 8.4.13 / TE13 8.4.14 / TE14 8.4.15 / TE15 8.4.16 / TE16 8.5. RELATÓRIO Descreva todas as evidências observadas e apresente explicação para essas ocorrências. Não se esqueça de incluir o Quadro 8.1. 39 Prática # 9 Solubilidade de sais: determinação da curva de solubilidade 9.1. INTRODUÇÃO O coeficiente de solubilidade (Cs) de um soluto em um solvente é a quantidade máxima de soluto que se solubiliza totalmente em uma quantidade definida do solvente a uma determinada temperatura. Podendo ser expresso em unidades como: g/100 mL, kg/L, mol/L e g/cm3. Por meio dos valores de Cs em diversas temperaturas, pode-se traçar as curvas de solubilidade das substâncias (Figura 9.1). É interessante ressaltar que, a maioria dos sais apresentam dissolução endotérmica, o que significa que o valor de Cs aumenta com o aumento da temperatura. Poucos sais apresentam dissolução exotérmica, indicando que o valor de Cs diminui com o aumento da temperatura. Nesta aula, será determinada a curva de solubilidade do brometo de potássio (KBr). Figura 9.1. Curvas de solubilidade fictícias. Fonte: autoria própria. 9.2. OBJETIVOS Determinar a curva de solubilidade do brometo de potássio (KBr) e verificar qual a influência da temperatura para a solubilidade do sal. 9.3. MATERIAIS, EQUIPAMENTOS E REAGENTES Quatro tubos de ensaio; suporte para tubos de ensaio; pipeta volumétrica de 5 mL; pipetador do tipo pêra; espátula; béquer de 250 mL; béquer de 50 mL; bastão de vidro; balança semi-analítica; termômetro; chapa aquecedora; pinça de madeira e brometo de potássio (KBr). Nota ao professor: outro sal poderá ser utilizado. Neste caso, avalie a curva de solubilidade do sal e escolha as temperaturas de precipitação mais adequadas para o experimento. Em seguida, redefina as massas do procedimento 9.4.4 de acordo com o sal a ser utilizado. Prática # 9 – Solubilidade de sais: determinação da curva de solubilidade. 40 9.4. DETERMINAÇÃO DA CURVA DE SOLUBILIDADE DO BROMETO DE POTÁSSIO 9.4.1. Transfira aproximadamente 200 mL de água para o béquer de 250 mL e deixe-o sob a chapa aquecedora; 9.4.2. Ligue a chapa aquecedora e escolha a temperatura de 100 °C; 9.4.3. Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, transfira 5 mL de água destilada para os tubos de ensaio de 1 a 4; 9.4.4. Meça as seguintes massas aproximadas do sal KBr: 3,50; 3,73; 3,86 e 4,00 g e transfira cada uma das massas para os tubos de ensaio designados de 1 a 4, respectivamente. Anote os valores realmente medidos para cada caso no Quadro 9.1; 9.4.5. Leve os tubos de ensaio ao aquecimento, em banho maria no béquer sob a chapa aquecedora, e aguarde até que todo o sal seja solubilizado em cada um dos tubos, misturando a solução com um bastão de vidro, se necessário; 9.4.6. Após solubilização total do sal, retire o tubo de ensaio do aquecimento, insira o termômetro e anote a temperatura na qual ocorre a formação do primeiro precipitado. 9.4.7. Não se esqueça de preencher o Quadro 9.1. Quadro 9.1. Dados para o cálculo do coeficiente de solubilidade (Cs) em função da temperatura. Tubo de ensaio Massa de sal / g Temperatura de precipitação / °C Cs / (g por 100 mL de água) 1 2 3 4 9.5. RELATÓRIO Inclua o Quadro 1 no relatório e não se esqueça de construir o gráfico de solubilidade em função da temperatura (curva de solubilidade) do sal brometo de potássio (KBr). 41 Prática # 10 Preparo e padronização de soluções 10.1. INTRODUÇÃO As soluções são misturas homogêneas, que podem ser resultado da mistura de dois ou mais componentes (substâncias). O componente em maior proporção é chamado de solvente e o(s) que se encontra(m) em menor(es) proporção(ões) de soluto(s). Existem soluções sólidas, líquidas e gasosas, como por exemplo o aço, a cachaça e o ar atmosférico, respectivamente. As soluções líquidas mais comuns são as aquosas, nas quais o solvente é a água, devido à disponibilidade deste líquido não tóxico na terra. A proporção de soluto e solvente em uma solução é representada por sua concentração, que é uma relação entre a quantidade de soluto e solvente, a qual pode ser expressa em diferentes unidades, tais como: porcentagem em massa (% m/m), porcentagem em volume (% V/V), massa de soluto por volume de solução (g L-1) e molaridade (quantidade de matéria do soluto para o volume total da solução – mol L-1). Em cada um desses quatro casos, pode-se utilizar as seguintes expressões: C(%m/m) = massa de soluto massa de solução (mesma unidade da massa de soluto) ∙ 100 C(%V/V) = volume de soluto volume de solução (mesma unidade do volume do soluto) ∙ 100 C(g L−1) = gramas de soluto (g) volume de solução (L) C(mol L−1) = mols de soluto (mol) volume de solução (L) As soluções líquidas, muito frequentemente em química, têm suas concentrações expressas em mol L-1. Para o preparo de uma solução com uma concentração específica deve-se determinar a quantidade de soluto que se deseja para um volume final de solução. Assim, pode-se calcular a quantidade em mol do soluto para o preparo do volume desejado de solução e, então, converter o valor em mol para uma unidade de massa, de modo que a substância possa ser medida em uma balança e, posteriormente, misturada ao solvente. Por exemplo, para se preparar 200 mL de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 0,1 mol L-1, pode-se primeiro calcular a quantidade de Prática # 10 – Preparo e padronização de soluções. 42 mols de NaOH que devem estar presentes em 200 mL (equivalente a 0,2 L) de solução para resultar em uma concentração igual a 0,1 mol L-1. Esse cálculo pode ser feito por regra de três: 0,1 mol ------------- 1 L X1 ------------- 0,2 L X1 = 0,02 mol de NaOH Assim, são necessários 0,02 mol de NaOH para o preparo de 200 mL de solução cuja concentração seja igual a 0,1 mol L-1. De posse desse valor, pode-se calcular a massa de hidróxido de sódio correspondente que deve ser medida. Isso é feito empregando-se a massa molar da substância, que é igual a 39,998 g mol-1. Novamente, empregando-se regra de três: 39,998 g ------------- 1 mol X2 ------------- 0,02 mol X2 = 0,800 g Portanto, deve ser utilizado 0,800 g de NaOH para o preparo de 200 mL de solução à 0,1 mol L-1. Um cuidado deve ser tomado neste momento, pois os reagentes utilizados nos laboratórios, em geral não são puros e apresentam uma quantidade de impurezas. Nos rótulos dos reagentes é indicado a pureza do reagente. No caso do reagente em questão, a pureza indicada pode ser igual a 98% m/m, o que indica que em cada 100 g de reagente, 98 g corresponde ao NaOH e 2 g às impurezas. A medida da massa do reagente deve desconsiderar as impurezas que serão pesadas juntamente, de modo que uma quantidade a mais será medida para garantir que contenha 0,800 g de NaOH. Por regra de três, pode-se fazer essa correção na massa a ser medida: 98 g de NaOH ------------- 100 g de reagente 0,800 g de NaOH ------------- X3 g de reagente X3 = 0,816 g de reagente Assim, deve ser utilizado 0,816
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