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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SALINÓPOLIS ENGENHARIA DE EXPLORAÇÃO E PRODUÇÃO DE PETRÓLEO CALEBE HERYSON OLIVEIRA DA SILVA ILDSON CRISTIAN GAIA DE CARVALHO IZABELA FONSECA DOS SANTOS ÁCIDOS E BASES SALINÓPOLIS – PA 2022 CALEBE HERYSON OLIVEIRA DA SILVA (202268840005) ILDSON CRISTIAN GAIA DE CARVALHO (202268840033) IZABELA FONSECA DOS SANTOS (202275540004) ÁCIDOS E BASES Relatório apresentado ao Prof. Me. Emanuele Dutra Valente Duarte, da Faculdade de Engenharia de Exploração e Produção de Petróleo, na Universidade Federal do Pará, Campus Salinópolis, como requisito avaliativo da disciplina de Química Geral Experimental. SALINÓPOLIS – PA 2022 http://docente.ufpa.br/leonardo2016 RESUMO Há muitas formas de abordar sobre os ácidos e bases, sendo que elas podem ser das mais variadas maneiras, é podem também ser analisadas de diversas formas. Mas o presente relatório aborda aspectos focado principalmente em relação aos processos de determinação e identificação dos ácidos e bases das substâncias, apresentadas principalmente através de experimentos realizados em laboratório com a supervisão da docente Emanuele Dutra, em que os diversos tipos de identificação, principalmente os do pH e saber distingui-los foram destrinchadas através de métodos e experimentos que ocasionaram análises profundas, e com o auxílio de literaturas, foi possível comprovar os resultados cientificamente para um melhor estudo sobre o tema supracitado. Palavras-chave: ácidos; bases; pH; indicadores. http://docente.ufpa.br/leonardo2016 ABSTRACT There are many ways to approach acids and bases, and they can be in the most varied ways, and can also be analyzed in different ways. However, this report deals with aspects mainly focused on the processes of determination and identification of acids and bases of substances, presented mainly through experiments carried out in the laboratory under the supervision of professor Emanuele Dutra, in which the various types of identification, mainly those of pH and knowing how to distinguish them were unraveled through methods and experiments that caused deep analysis, and with the help of literature, it was possible to scientifically prove the results for a better study on the aforementioned topic. Keywords: acids; bases; pH; indicators. Sumário 1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 5 1.1. Ácidos ............................................................................................................... 5 1.2. Bases ................................................................................................................. 6 1.3. Indicadores de pH .............................................................................................. 6 2. OBJETIVOS ............................................................................................................ 6 3.1. Objetivo Geral: .................................................................................................. 6 3.2. Objetivos Específicos ........................................................................................ 6 3. MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................... 7 4.1. Materiais............................................................................................................ 7 4.1.1. Soluções ...................................................................................................... 7 4.1.2. Equipamentos e Vidrarias ............................................................................ 7 4.1.3. Amostragem ................................................................................................ 7 4.2. Métodos ............................................................................................................ 8 4.2.1. Comportamento de ácidos e bases na presença de indicadores ..................... 8 4.2.2. Determinação do teor de ácido acético em uma amostra de vinagre comercial ....................................................................................................................................8 4.2.3. Determinação do teor de hidróxido de magnésio presente em leite de magnésia ................................................................................................................ 8 4. RESULTADOS E DISCURSÕES ............................................................................ 9 5. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 13 6. REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 14 5 1. INTRODUÇÃO A palavra ácido provém do latim acidus, que significa azedo ou adstringente. Foi empregada originalmente para referir-se ao vinagre, fabricado desde as primeiras civilizações mediante a fermentação de sucos de frutas, especialmente uva, produzindo assim o vinho, que contém álcool etílico (CH3CH2OH). Ao deixar “azedar” o vinho, forma-se o vinagre, uma solução aquosa diluída de ácido acético (CH3COOH). As bases, por outro lado, têm sabor amargo e dão a impressão de serem escorregadias, como o sabão. A palavra base vem do inglês arcaico debase, que significa rebaixar, significando abaixar o valor de alguma coisa, por outro lado, a palavra álcali é proveniente do árabe al-qali, que significa cinzas de plantas(UFMG, 2013). Ácidos e bases podem ser reconhecidos, e, portanto, classificados, por um conjunto de reações químicas específicas. Estas classificações de ácidos e bases são baseadas em reações químicas que muitas vezes têm uma aplicação geral, outras vezes se prestam para situações particulares de aplicações restritas. Mais comumente ácidos e bases são classificados de acordo com a teoria de Arrhenius (1884), Brønsted-Lowry (1923) ou de Lewis (1923)(UFMG, 2013). Os ácidos e as bases são os tipos de substâncias mais presentes no quotidiano, seja nos laboratórios de química, nas indústrias (como componentes dos processos de fabricação ou integrando os produtos fabricados), na vida doméstica (como produtos de limpeza, por exemplo), nos alimentos (especialmente nas frutas), no interior das células (se constituindo na base da vida) ou nos fluidos (suco gástrico, sangue, seiva) dos organismos vivos(SUSSUCHI; SANTOS, 2017). As substâncias químicas apresentam comportamentos diferenciados frente a um sistema. Isso decorre do fato de que cada substância possui características e propriedades especificas. É possível, no entanto, reuni-las em grupos em que as propriedades químicas são semelhantes. Esses grupos chamam-se funções químicas. As quatros principais funções químicas são: ácidos, bases, sais e óxidos(SCHMIDT et al., 2014). 1.1. Ácidos Grupo de compostos que em solução aquosa se ionizam, produzindo o cátion (H+) como íon positivo. Os ácidos apresentam as seguintes propriedades: - Têm sabor azedo; - Conduzem bem a eletricidade, quando em solução; 6 - Alteram a cor dos indicadores; - Reagem com hidróxidos (bases), produzindo sal e água. 1.2. Bases Grupo de compostos que em solução aquosa se dissociam em íons, sendo íon negativo o radical (OH-) hidroxila. AS bases apresentam as seguintes propriedades: - Têm sabor adstringente; - Conduzem bem a eletricidade, quando em solução; - Reagem com os ácidos, produzindo sal e água. 1.3. Indicadores de pH São substâncias que têm a propriedade de mudar de cor; essa mudança de cor indica o caráter ácidoou básico da solução. O termo pH (potencial hidrogeniônico) é usado universalmente para expressar o grau de acidez ou basicidade de uma solução. A escala de pH (figura 1) é constituída de uma série de números variando de 0 a 14, os quais denotam vários graus de acidez ou alcalinidade. Figura 1 – Escala de pH Fonte: Schmidt et al., 2014 Neste relatório, as substâncias químicas foram analisadas por intermédio de experimentos e questionamentos que corroboram para a existência de resultados no que tange os comportamentos dos ácidos e bases, tanto na identificação, quanto na sua identificação do seu pH, a relevância dele é para fins de estudo e desenvolvimento da gnose laboral dos discentes(SCHMIDT et al., 2014). 2. OBJETIVOS 3.1. Objetivo Geral: O presente relatório tem como objetivo principal, os estudos e experimentos relacionados aos ácidos e bases, e para que o conhecimento dos discentes se eleve em torno do tema. 3.2. Objetivos Específicos: 1. Reforçar a aprendizagem do conceito de ácidos e bases por meio de experimentos simples em meio aquoso; 7 2. Conceituar indicador ácido-base; 3. Identificar substâncias ácidas e básicas mediante o uso de indicadores ácido-base; 4. Compreender a escala de pH; 5. Determinar a concentração de ácidos e bases em produtos comerciais. COMPOSIÇÃO DA BANCADA ILDSON CRISTIAN GAIA DE CARVALHO IZABELA FONSECA DOS SANTOS 3. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1. Materiais 4.1.1. Soluções – Ácido acético; – Ácido sulfúrico; – Alaranjado de metila; – Azul de bromotimol; – Fenolftaleína; – HCl; – NaOH; – Produtos comerciais. 4.1.2. Equipamentos e Vidrarias – Balão volumétrico; – Balança Analítica – Bureta; – Erlenmeyer; – Estante para tubos de ensaio; – Pêra de borracha; – Pipeta; – Tubos de ensaio. 4.1.3. Amostragem – 0,4 ml de Alaranjado de metila; – 1,1 ml de Azul de bromotimol; – 1,4 ml de Fenolftaleína; 8 – 50 ml de HCl; – 24,2 ml de NaOH. 4.2. Métodos 4.2.1. Comportamento de ácidos e bases na presença de indicadores 4.2.1.1. Reagentes de laboratório Foram enumerados 12 tubos em uma estante e enumerados de acordo com a ordem dos compostos, foi adicionado 1 ml de cada uma das soluções ácidas ou básicas, sendo elas: HCl, NaOH, CH3COOH e H2SO4, mergulhou-se os medidores de pH nos tubos 1, 2, 3 e 4, e colocado 2 gotas de cada um dos indicadores em cada tubo de ensaio, e após esse processo, foi possível obter a Tabela 1. 4.2.1.2. Produtos Comerciais Foram enumerados 14 tubos de ensaio, sendo seus números em pares até chegar no 7, repetiu-se os processos do tópico anterior e classificando a substância analisada, dado isso, foi possível obter a Tabela 2. 4.2.2. Determinação do teor de ácido acético em uma amostra de vinagre comercial Transferiu-se uma porção de 1 ml de vinagre para um erlenmeyer de 25 ml, e diluído com água destilada até sua capacidade total, e misturado para a sua completa homogeneização, nessa solução de vinagre foi adicionado 3 gotas de fenolftaleína e titulado com a solução NaOH 0,0973 mol/L na bureta. O volume de NaOH gasto, foi de 7 ml. 4.2.3. Determinação do teor de hidróxido de magnésio presente em leite de magnésia Foi aferido na balança analítica, 1,0315 g de leite de magnésia em um erlenmeyer, e com uma pipeta volumétrica 50 ml de ácido clorídrico 0,1 mol/L e transferido para o erlenmeyer que continha o leite de magnésia, e foi adicionado 2 gotas de fenolftaleína a solução e titulado com NaOH 0,0973 mol /L até a viragem do indicador em que ele apresenta a coloração rosa claro. E o volume de NaOH gasto nessa titulação, foi de 17,2 ml. 9 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Responda a todas as perguntas apresentadas durante o roteiro. 4.1.1. Tópico 3.2.2 a) No tópico 3.2.2, a reação que ocorreu, foi principalmente a mudança de coloração, em que ela era transparente, e passou a ser rosa claro, sua equação pode ser descrita abaixo; CH3COOH(aq) + fenolftaleína + NaOH(aq) ⇌ NaCH3COO(aq) + H2O(l). b) No ponto de equivalência, que é o ponto em que o titulado reagiu completamente com o titulante, ele é básico. c) O teor de ácido acético do vinagre foi obtido pela equação do Teor de Acidez (PINHO; OLIVEIRA; FONSECA, 2015), V(ml) × Mreal (mol/L) × MM(𝑔/𝐿) × 100 m(g) × 1000 = % Onde; V = volume em ml da solução de NaOH usado nas titulações com vinagre; Mreal = molaridade NaOH encontrada na média (0,1061 mol/L); MM= massa molar do ácido acético (60g/mol); m = massa do vinagre utilizado. Substituindo os valores; 7 ml × 0,0973 mol/L × 60 g × 100 1g × 1000 = 4,0866% Logo, o teor de ácido acético do vinagre e de 4,0866 %. d) A quantidade de ácido acético no vinagre, segundo a legislação e de 4% (“ANAV - Associação Nacional das Indústrias de Vinagre”, 2012), e segundo o resultado obtido na questão supracitada, que e de 4,0866%, mostra que a amostra está no padrão mínimo indicado, e seguindo as normas da legislação brasileira. 10 4.1.2. Tópico 3.2.3 a) A titulação direta de uma alíquota da amostra de leite de magnésia é difícil de ser realizada, pois é uma suspensão branca e opaca. Por isso, realizou-se a titulação indireta (titulação de retorno) ou retrotitulação, que constituiu em um procedimento adotado para determinar o teor de hidróxido de magnésio presente no leite de magnésia vendido comercialmente, onde o hidróxido de magnésio foi totalmente neutralizado por um excesso conhecido de uma solução-padrão ácida, nesta situação, o ácido clorídrico (HCl)(SILVA; SOUZA, 2015). Assim, ocorrendo a seguinte reação: Mg(OH)2(aq) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq)+ 2H2O(l) + HClexc (1) O excesso do ácido clorídrico foi titulado com uma solução padrão previamente padronizada de hidróxido de sódio com concentração de 0,0973 mol/L, como pode ser observado na 2º reação. HClexc + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) (2) b) O número de mols de NaOH que foram gastos no processo de titulação, e dado pela equação do número de mols; nNaOH = C × V Onde; C = concentração V = Volume (L) Substituindo; nNaOH = 0,0973 × 1,72 × 10-2 = 1,67 × 10-3 mol Logo, o número de mols do NaOH é de 1,67 × 10-3 mol Da proporção estequiométrica observada na reação 2, cada um mol de NaOH reagiu com um mol de HCl, portanto; 𝑛𝐻𝐶𝑙 = 𝑛𝑁𝑎𝑂𝐻. 11 Como o ácido clorídrico estava em excesso, e por isso, foi necessário calcular a quantidade de matéria real que reagiu com o hidróxido de magnésio Mg(OH)2. NHCl = 0,1 × 5 × 10-2 = 5 × 10-3 mol O número de mols do HCl foi calculado, para ser utilizado no tópico seguinte. c) Para saber o número de mols de Mg(OH)2 que foram gastos no processo de titulação, e preciso do número de mols gasto do HCL, que dado pela equação do número de mols; Nº de mols Mg(OH)2 = (Nº de mols de HCl − Nº de mols NaOH) Substituindo os valores; Nº de mols Mg(OH)2 = ( 5 × 10 −3 − 1,67 × 10−3 ) = 3,33 × 10-3 mol d) O teor de Mg(OH)2 na amostra analisada e dado pelas seguintes equações; Nº de Eq-g de Mg(OH)2 = (VHCl × NHCl × f - VNaOH × NNaOH × f ) Trocando os valores; Nº de Eq-g de Mg(OH)2 = (5 × 10-2 × 5 × 10−3 × 0,1 -1,72×10-2 ×1,67×10-3 × 0,0973) Nº de Eq-g de Mg(OH)2 = 2,22 × 10-5 Segunda equação; %Mg(OH)2 = (nº de eq−g de Mg(OH)2)×29,67×100 massa da amostra em gramas Alterando os valores; %Mg(OH)2 = 2,22 ×10−5×29,67×100 1,0315 = 6,38 % Foi possível determinar que o teor de Mg(OH)2 desse experimento, é de 6,38%. 12 4.2 Apresente no relatório as tabelas 1 e 2 preenchidas. Tabela 1 – Identificação de pH e coloração de indicadores Indicador/Tubo 01-HCl 02-NaOH 03-CH3COOH 04-H2SO4 Papel de Ph 0 14 1 0 Fenolftaleína Incolor Rosa Incolor Incolor Azul de Bromotimol Laranja Azul Laranja Laranja Alaranjado de metila Vermelho Laranja VermelhoVermelho Tabela 2 – Identificação de acidez/basicidade de produtos comerciais Substâncias Papel pH Azul de bromotimol Fenolftaleína Classificação Leite de magnésia 10 Azul Rosa Alcalino Água sanitária 11 Azul Rosa Alcalino Sabão 6 Amarelo Incolor Ácido Água mineral 6 Amarelo Incolor Ácido Água da torneira 7 Azul Incolor Neutro Vinagre 2 Amarelo Incolor Ácido Refrigerante 3 Amarelo Incolor Ácido 13 5. CONCLUSÃO Depreende-se, que os estudos voltados aos ácidos e bases no que tange a esse relatório, foram de suma importância para o cenário acadêmico, pois através dele, foi possível caracterizar alguns dos diversos comportamentos dos ácidos e bases quando estão na presença de indicadores, determinar o teor de ácido acético e do hidróxido de magnésio, aferir os pH das substâncias durante todo o processo experimental, medição essa, realizada através de fitas de pH. Portanto, ele foi imprescindível para os discentes, pois através dele aumentou-se o nível de conhecimento a respeito das propriedades físicas. 14 6. REFERÊNCIAS ANAV - Associação Nacional das Indústrias de Vinagre. Disponível em: <http://www.anav.com.br/legislacao.php?id=29>. Acesso em: 16 dez. 2022. PINHO, E. K. S.; OLIVEIRA, J. S.; FONSECA, W. C. V. Determinação da Acidez Total em Vinagre Comercial. Disponível em: <http://www.abq.org.br/sinequi/2015/trabalhos/100/6488- 15454.html>. Acesso em: 16 dez. 2022. SCHMIDT, A. M. et al. Avaliação Ambiental das Águas Próximas a Atividades Mineradoras de Calcário. Rio Grande do Sul, RS: [s.n.]. SILVA, T. E.; SOUZA, A. J. 6o Relatório da Prática: Determinação do Teor Mg(OH)2 em Leite de Magnésia . Cruz das Almas, BA: [s.n.]. SUSSUCHI, E. M.; SANTOS, D. O. Ácidos e Bases. São Cristovão, SE: [s.n.]. UFMG. Conceitos de Ácidos e Bases. Em: Química Inorgânica I - Conceitos de Ácidos e Bases. 1. ed. Minas Gerais: Centro de Apoio à Educação a distância UFMG, 2013. 1. Introdução 1.1. Ácidos 1.2. Bases 1.3. Indicadores de pH 2. Objetivos 2. 3. 3.1. Objetivo Geral: 3.2. Objetivos Específicos 4. : 3. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1. Materiais 4.1.1. Soluções 4.1.2. Equipamentos e Vidrarias 4.1.3. Amostragem 4.2. Métodos 4.2.1. Comportamento de ácidos e bases na presença de indicadores 4.2.1.1. Reagentes de laboratório 4.2.1.2. Produtos Comerciais 4.2.2. Determinação do teor de ácido acético em uma amostra de vinagre comercial 4.2.3. Determinação do teor de hidróxido de magnésio presente em leite de magnésia 4. Resultados e discussões 5. Conclusão 6. Referências
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