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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS CURSO: FARMÁCIA DISCIPLINA: FÍSICO - QUÍMICA ALUNO: BRENDA RAIANE CUNHA MACHADO RA: 2323188 POLO: DIADEMA DATA: 25/03/2023 TÍTULO DO ROTEIRO: FÍSICO-QUÍMICA INTRODUÇÃO: O termo Solução se refere há uma mistura homogênea de uma ou mais substâncias. A substância presente em maior quantidade será denominada de solvente, e as demais substâncias na solução normalmente são conhecidas como soluto e dizemos que estão dissolvidos no solvente. O comportamento da solução geralmente irá depender da natureza do soluto e da sua concentração. Concentração é o termo usado para designar a quantidade de soluto dissolvida em uma determinada quantidade de solvente (LIMA, L.S, 2014). A concentração de uma solução nada mais é que uma relação de quantidades entre soluto e solvente de uma solução, de forma que o processo se dar por meio de massa, volume ou quantidade da matéria. Consequentemente existem diversas formas de se obter a concentração de soluções sendo elas: grama por litro, quantidade da matéria, molaridade, fração de mol, normalidade e composição percentual (título) (NEVES E VIEIRA, 2021, p. 27). A molaridade é definida pelo símbolo M, conhecida como concentração de molar ou de massa molar, tendo seu valor expressado em mol.L-1, é usada somente para líquidos. Enquanto o título se trata da relação em massa, uma vez que, a unidade de concentração define a quantidade de determinado soluto por unidade de massa de uma solução. (NEVES E VIEIRA, 2021, p. 29-38). A cinética química é o ramo da química busca estudar a velocidade das reações químicas e os fatores que interferem na velocidade delas. Esse estudo se faz muito importante tendo em vista que, conhecendo os fatores que interferem na velocidade das reações será possível encontrarmos formas de controlar o tempo de desenvolvimento delas, tornando- as mais lentas ou mais rápidas, de acordo com a necessidade, onde ambas podem variar com os contatos dos reagentes, estado de agregação ou dispersão (sólido, líquido, gasoso). (NEVES E VIEIRA, 2021, pag. 1) Dentre os fatores que podem interferir na velocidade de uma reação química um dos principais está o estado físico e a superfície de contato, por exemplos os gases reagem mais facilmente que os líquidos e esses o fazem melhor que os sólidos, onde isso se dar devido a velocidade de deslocamento de uma molécula que é maior nos gases e líquidos facilitando a colisão entre as partículas e aumentando consequentemente a velocidade das reações, como será observado neste relatório (NEVES E VIEIRA, 2021, p. 12). O Princípio de Le Chatelier, foi formulado pelo químico francês Henri Louis Le Chatelier em 1884, onde diz que todo sistema em equilíbrio químico estável submetido à influência de uma causa externa que tenda a fazer variar, seja sua temperatura, seja seu estado de condensação (pressão, concentração, número de moléculas numa unidade de volume), em sua totalidade ou somente em algumas de as partes, sofre apenas modificações internas, as quais se ocorressem isoladamente, acarretariam modificação de temperatura ou de estado de condensação de sinal contrário àquela resultante da ação exterior (Le Chatelier, 1884, p. 187). No que diz respeito ao equilíbrio iônico, se trata do estudo do equilíbrio químico envolvendo os íons, particularmente em solução aquosa, tendo água como seu principal solvente na natureza e na indústria, logo ele é de fundamental importância. Tendo como principal objetivo prover ferramentas necessárias para compreender o conceito de força de ácidos, bases e pH (VITALE, B.1992). Segundo Zagatto et al (1999) O efeito tampão consiste no efeito produzido por um tampão, onde o tampão é uma mistura de compostos químicos capaz de manter um determinado valor de pH. Os tampões mais comuns consistem em misturas de um ácido orgânico fraco e de um dos seus sais. Diante disso, durante os procedimentos realizados nas aulas práticas, buscou-se trabalhar análises preparo de soluções com diferentes concentrações, efeitos da superfície de contato, temperatura e concentração na velocidade da reação, equilíbrio químico e lei de Le Chatelier, ácidos, bases, pH, bem como a utilização da equação de Henderson- Hasselbalch, descritos no decorrer deste relatório. Resultados e Discussão: Aula 3 - Roteiro 1: Preparo de soluções com diferentes soluções com diferentes concentrações Nesta aula tivemos como objetivo preparar soluções de concentrações diferentes sendo elas título, molaridade e normalidades, de acordo com o aprendizado teórico. Procedimento 1-Solução de cloreto de cloreto de sódio 5% Foi preparado uma solução NACL 5% em 50 ml inicialmente com a realização do cálculo. NACL= 5~´% V= 50ml 5 (g) = 5% 100 (ml) 5g ______100ml X ______ 50 ml 100. X= 5.50 X=250 100 X=2,5g de NACL para 50ml de água destilada. Realizamos a pesagem de soluto NACL de 2,5g na balança utilizando papel manteiga, transferimos para um béquer de vidro, e adicionamos um volume de 30 ml de água destilada, transferindo depois para o balão volumétrico, logo após adicionamos mais água destilada até chegar ao nível de aferição no menisco com auxílio de uma pequena pipeta pasteur, e identificamos o frasco como na foto a seguir. 2- Preparo de soluções de hidróxido de sódio NAOH 0,10M Foi preparado uma de 50 ml de uma solução de hidróxido de sódio 0,10 molar, (0,10 mol/L), utilizando, o cálculo para determinar a massa de NaOH (MM=40g.mol-1). M= m1 MM1.V 1l _______1000ml X _______50 ml 100.X = 50/1000 X=0,05 l 0,10= m1 40.0,05 m1= 0,2g de massa de NaOH. Pesamos 0,2 gramas de hidróxido de sódio NaOH na balança semianalítica com papel manteiga, transferimos a massa para um balão volumétrico, de 50 ml e adicionamos água destilada, cerca de 20 a 30 ml, realizando a dissolução do soluto, completando o volume do balão volumétrico com água destilada até atingir a aferição do menisco, identificando o frasco com a solução NaOH. 3- Preparo de solução de ácido sulfúrico H2SO4 0,2N. Foi preparado uma solução de H2SO4 0,2N, em 50 ml, a partir dos seguintes cálculos de massa e densidade: Dados: MM H2SO4= 98 g/mol, volume= 50 ml N= m(g) EQ grama Volume N=m(g) .1 EQ V EQ grama H2SO4 = MM = 98 = 49g/mol Valência 2 0,2= m + H2SO4= 1 49g 0,05l m= 2SO4 = 0,49g de massa de H2SO4. d= m v 1, 84g.ml¯¹ = 0,49g = 0,27 ml. v A normalidade indica o número do equivalente gramas do soluto em 1 litro de solução: H2SO4 ←→ H+SO4¯² Realizamos a pipetagem de 0,27 ml de soluto de ácido sulfúrico em capela, transferindo- o para um béquer contendo 25 ml de água destilada e depois para um balão volumétrico de 50 ml, e completando o mesmo com água destilada até atingir a marca de aferição do menisco e por fim identificamos o mesmo como H2SO4. Aula 3 - Roteiro 2: Cinética química: efeitos da superfície de contato temperatura e concentração na velocidade de reação. Nesta aula podemos avaliar a influência da superfície de contato e temperatura durante a velocidade de dissolução do comprimido, bem como a força do eletrólito sobre a velocidade das reações observadas em cada processo. 1-Influência da superfície de contato sobre velocidade da reação Com o auxilio de uma caneta identificamos 2 béqueres como teste 1 e teste 2, utilizando uma proveta adicionamos 50 ml de água destilada, ao béquer 1, e pesamos o comprimido efervescentes nesse caso utilizamos o sonrisal, separamos 1 para cada teste, e para esse experimento usamos o cronometroe zeramos a cada teste, no béquer de teste 1 adicionamos o comprimido inteiro, previamente pesado na balança com papel manteiga e cronometramos o resultado da velocidade da dissolução e anotamos em seguida, que será utilizado para o cálculo definido como v1. Para realização do béquer nomeado de teste 2, pesamos novamente o comprimido e trituramos ele no almofariz, em seguida adicionamos 80 ml de água destilada, e cronometramos novamente a velocidade de dissolução para realizarmos o cálculo que será definido como v2, ambos os dados e valores serão representados na tabela abaixo: Testes Peso do comprimido (g) Temperatura da água C° Quantidade de água (ml) Tempo de dissolução (segundos) Velocidade Final 1 3,48 25 50 73 0,04 2 4,45 25 80 35 0,12 Cálculo de velocidade: V= G V1= 3,48 = 0,04 V2= 4,45 = 0,12 Seg. 73 35 Conclusões: foi possível concluir com essa experiência que conforme o aumento da superfície de contato, aumenta-se a velocidade de reação, uma vez que no teste 2, onde houve a trituração do comprimido efervescente ele se dissolveu de forma mais rápida referente ao teste 1 com o comprimido inteiro, onde ele dissolveu-se de forma mais lenta. 2- Influência da temperatura na velocidade Novamente com o auxílio de uma caneta identificamos 2 béqueres como teste 3 e teste 4, utilizando uma proveta adicionamos 50 ml de água destilada gelada no béquer de número 3, e pesamos o comprimido com papel manteiga, nesse caso utilizamos o sonrisal novamente e aferimos a temperatura da água, adicionamos o comprimido inteiro, cronometramos o resultado da velocidade de dissolução e anotamos o valor em segundos, que será utilizado para o cálculo definido como v3. Para realização do béquer nomeado de teste 4, pesamos novamente com auxílio da balança e papel manteiga, em seguida adicionamos 50 ml de água destilada fervida utilizando um tripe e manta de amianto para aquecer o béquer com água destilada no bico de bunsen, desligando a chama, e adicionando então o comprimido, cronometrando novamente a velocidade de dissolução para realizarmos o cálculo que será definido como v4, ambos os dados e valores serão representados na tabela abaixo: Testes Peso do comprimido (g) Temperatura da água C° Quantidade de água (ml) Tempo de dissolução (segundos) Velocidade Final 3 4,47 21 50 101 0,04 4 4,48 98 50 60 0,07 Cálculo de velocidade: V= G V3= 4,47 = 0,04 g/seg. V4= 4,48 = 0,07 g/seg. Seg. 101 60 Conclusões: pode-se observar que com o aumento da temperatura ocorre o aumento da velocidade da reação, uma vez que o aumento da temperatura significa aumentar a energia cinética da reação das moléculas presentes no experimento, como no caso do teste 4, enquanto que, ao realizamos o teste em água gelada a dissolução do comprimido como no caso do teste 3 o processo foi mais lento. 3-Influência do tipo de eletrólito (reagente) sobre a velocidade de reação. Com o auxílio de uma caneta novamente, realizamos marcações em 2 tubos de ensaios nomeando-os como "Forte" e "Fraco", ao tubo forte adicionamos ácido clorídrico (HCI 6M), e ao tubo Fraco adicionamos ácido acético (H3C-COOH 6M), zeramos o cronometro e adicionamos fragmentos de pó de carbonato de cálcio, acionando respectivamente o cronometro e observando a reação da liberação de gás durante as reações e anotando o tempo de duração de cada um, descritos na tabela abaixo: Tubo Ácido Tempo de reação (segundos) Resultado Forte HCI 6M 5 Maior liberação de gás Fraco H3COOH 6M 134 Menor liberação de gás Reação final do experimento: Forte → 2HCl + CaCO3 → CaCl2 + CO2 + H2O Fraco → H3COOH + CaCO3 → Ca (C2H3O2) + CO2 + H2O Conclusões: sobre a influência da força do eletrólito sobre velocidade na reação, podemos perceber que o uso do ácido forte com o carbonato de cálcio, originou o sal, havendo maior liberação de dióxido de carbono em menor velocidade de tempo em segundos, já no experimento com o ácido acético por ser um eletrólito fraco houve menor liberação de gás em maior velocidade de tempo. Aula 4 – Roteiro 1: Equilíbrio químico: lei de Le Chatelier. Nesta aula tínhamos como objetivo experimental o princípio de Le Chatelier, analisando o deslocamento do equilíbrio da reação de Fe³+/SCN-¹. Dados: FeCl3 → cloreto férrico, NH4SCN→ tiocianato de amônio Com auxílio de proveta adicionamos 80 ml de água destilada, transferindo-a para um béquer, onde adicionamos 3 gotas de solução saturada FeCl3 utilizando pipeta pasteur agitando com um bastão e a mesma ficou incolor, em seguida adicionamos 3 gotas de solução saturada de NH4SCN e agitamos com bastão nomeamos esse béquer como "solução padrão". Após esse procedimento enumeramos 5 tubos de ensaio de 1 a 5 onde transferimos 15 ml de solução recém-preparada para cada um, a partir daqui adicionamos ao tubo 2 pequenas quantidades de cloreto de amônio solido (NH4Cl) agitamos e comparamos com o tubo 1, ao tubo 3 adicionamos duas gotas de FeCl3 agitando até homogeneizar e comparamos com o tubo 1, ao tubo 4 adicionamos duas gotas de solução saturada de NH4SCN agitamos e comparamos a sua cor com o tubo 1, já o tubo 5 o aquecemos a 60°C por alguns minutos e verificamos se iria ocorrer alguma alteração na cor da solução em relação ao tubo 1 e obtivemos os seguintes resultados abaixo: Tubos Resultado em comparação ao tubo 1 1 Solução padrão Tonalidade de cor levemente alaranjada 2 Clareou levemente No sentindo inverso 3 Escureceu Avermelhado No sentido direto 4 Escureceu levemente 5 Absorveu o calor e alterou a constante de equilíbrio, indo no sentido inverso, modificando a coloração para o tom mais claro amarelando a mesma em relação ao tubo 1 ← 3 NH4 SCN + FeCl3 → 3NH3 + 3HCl + Fe (SCN) Aula 4 – Roteiro 2: Equilíbrio iônico e efeito tampão: lei de Henderson-Hasselbalch. Durante o experimento nosso objetivo era comprovar o equilíbrio iônico e a relação entre esse equilíbrio e a equação de Henderson-Hasselbalch. 1-Formação de uma solução tampão entre um ácido fraco e seu sal associado. Dados: hidróxido de sódio (NaOH) 2,7g 200 ml solução de ácido acético 4% → 4%=4g/100 ml. Inicialmente pesamos na balança 2,7g de NaOH, com o auxílio da proveta coletamos 200ml de solução de ácido acético 4%, transferimos para um béquer e nomeamos como "tampão 0,67 M". Logo após adicionamos 2,7 g de NaOH em 200 ml de solução de ácido acético 4% e agitamos cuidadosamente com auxílio do bastão de vidro, onde observamos que essa adição promoveu a reação de neutralização parcial do ácido acético, formando nossa solução tampão de concentração de 0,67mol/L, conforme o indicado abaixo: Em outro béquer preparamos uma solução diluída através da adição de 10 ml de solução tampão e 90 ml de água destilada, onde a concentração final da solução diluída foi de 0,0067mol/L e nomeamos esse béquer de tampão 0,0067M, por fim determinamos o valor do pH das duas soluções por meio da inserção do bulbo do eletrodo usando pHmetro no líquido, evitando encostar no fundo do béquer seguindo orientações da professora e chegamos nos seguintes resultados: Solução tampão Temperatura (°c) pH 0,67 M 26 4,57 0,0067 M 26 4,58 Questão 1 – através do valor de pH determinar o pKa para ácido acético através da equação de Henderson-hasselbalch: pH= pKa + log [ sal] sal= acetato de sódio [ácido] ácido acético [ácido] = 0,67 mo/L [base conjugada]= 0,34 mol/L Ka do ácido acético= 1,8x10¯⁵ (constante do ácido acético) pKa= log[Ka] pKa= - (4,75) = 4,75 pH=4,75 + log0,3 0,67 pH= 4,75+(-0,295) pH= 4,45 CH3COOH + NaOH ↔ CH3COO + NA+ +H2O MnaOH= m1 MM.V MnaOH= 2,7g 40.0,2 MnaOH= 0,34 mol/L Questão 2 - para o preparo de um tampão de citrato a partir da adição de 20ml de ácido cítrico (0,1M) em 30 ml de citrato de sódio (0,1M), qual será o pH resultante para essa solução tampão? (dado: pKa=4,77). Ácido cítrico 0,1 mol _______1 L X _______0,22L X.1=0,022.01 1x=0,002 X=0,002 1 X=0,002 mol Citrato: 0,1 mol _______ 1L 0,03 ml _______0,03L X=0,003 ml pH= pKa + log [sal] [ácido] ph= 4,47 + log 0,003 0,002 ph=4,77 + 0,176 ph= 4,95 Referências bibliográficas ALVES, M. Características, elementos e importância do planejamento didático pedagógico: uma revisão de termos e conceitos utilizados na área de Ensino de Ciências. 2018.130 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista, Araraquara, 2018. FATIBELLO FILHO, Orlando. Equilíbrio iônico: aplicações em química analítica. EdUFSCar, 2023. LE CHATELIER, H.L. Comptes Rendus, v. 99, p. 187, 1884. Lima, L.S., (2014) Concentração (Molaridade), Rev. Ciência Elem., V2, n2, p.174. NEVES, L. C. M.; VIEIRA, M. L. A. Físico-Química. São Paulo: Editora Sol, 2021. VITALE, B. "L'equilibrio ionico nella bassa atmosfera e le teorie sulla ricombinazione." Annals of Geophysics v.5, n.2, p. 257-271,1952. ZAGATTO, Elias AG; OLIVEIRA, Cláudio C.; COLLINS, Carol H. Classificação e definição dos métodos de análises em fluxo (Recomendações-IUPAC 1994). Química Nova, v. 22, p. 143-146, 1999.
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