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1 UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS CURSO: FARMÁCIA DISCIPLINA: FISICO-QUIMICA NOME DO ALUNO: BEATRIZ RODRIGUES ROSA PEREIRA R.A: 0601139 POLO: LIMEIRA DATA: 01/04/2023 E 15/04/2023 2 INTRODUÇÃO Grande parcela dos métodos de análise química passa pelo preparo de soluções. Por isso, é fundamental ficar apar dos diversos modos de expressar a concentração das soluções, saber trabalhar corretamente com a balança analítica e com as vidrarias utilizadas no preparo de uma solução e fazer os cálculos necessários para o seu preparo. As soluções são definidas como misturas homogêneas de duas ou mais substâncias, as quais são moléculas ou íons. Todas as misturas gasosas são soluções porque qualquer mistura de gases é homogênea. Quando fazemos a medição, precisamos estabelecer a confiança de que o valor é encontrado pela medida que representa. Medir é um ato de comparação e esta comparação envolve erro. ferramentas, operadores, processos de medição e outros. procedimento de Em geral, fazer medições pode levar a dois tipos de erros: 1) Erros problemas sistemáticos decorrentes de erros nos métodos utilizados, entre outras coisas. 2) Erro aleatório causado por incompetência humana operadores, como erro de leitura de escala, erro de avaliação de menor divisão de escala usado, etc. Em qualquer situação em que sejam tomadas medidas sistemáticas, aceitar o mensurando como o melhor representante da grandeza, levando em consideração margem de erro em que o valor real deve estar. As seções a seguir apresentam os fundamentos do processamento de dados. experimentar. Embora tal procedimento possa parecer desnecessário à primeira vista. É necessário manipular corretamente os dados de teste. Soluções sólidas, como certas ligas metálicas, são comuns. A grande maioria das soluções, entretanto, existe no estado líquido. As soluções podem ser classificadas segundo a relação existente entre a quantidade de solvente quanto insaturadas, saturadas e supersaturadas. E ainda é comum, classificar as soluções em diluídas ou concentradas, considerando a proporção entre soluto e solvente. Outro conceito importante a ser analisado é a saturação de uma reação, que será o limite de concentração que um soluto tem para ser dissolvido pelo solvente. Antes de atingir esse limite, a solução pode ser considerada insaturada, quando o limite é atingido, a solução está saturada e o limite de solubilidade da solução é supersaturado. Portanto, observa-se que para cada substância, uma curva de solubilidade será formada devido à mudança na concentração do soluto e na temperatura da reação. PALAVRAS CHAVE: TEMPERATURA – SOLUBILIDADE – SOLUTO, SOLVENTE 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO: AULA 1 ROTEIRO 1: Solubilidade de Soluções: Caracterização de Soluções Insaturadas, Saturadas e Supersaturadas Existem três tipos de soluções que podemos preparar em termos de saturação: insaturadas, supersaturadas e saturadas. Porém, antes de explicar cada um deles, é necessário que conheçamos alguns termos que serão aplicados na explanação deste conteúdo: Soluto: É uma substância que se dissolve em um solvente, por exemplo, em uma mistura de água e sal. O sal é um soluto. Solvente: Substância que dissolve um soluto. No exemplo citado no artigo anterior, a água por exemplo, é o solvente; Solução: Uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias, ou seja, homogêneo. exemplos: água e sal, água e álcool, água e açúcar, ligas metálicas, ar, etc. Precipitado ou corpo de fundo: é aquela parte do soluto que não se dissolve no solvente e fica localizado no fundo do recipiente; Coeficiente de solubilidade: Esta pode ser caracterizada como a medida da capacidade de um soluto para se dissolver em uma quantidade padrão de solvente sob certas condições de pressão e temperatura. Ou seja, a quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em uma determinada quantidade de solvente a uma determinada temperatura e pressão. Por exemplo, a 20 ° C, a quantidade máxima de sal de cozinha O NaCl (Cloreto de Sódio) dissolvido em 100 g de água é 36 g, portanto dizemos que o coeficiente de solubilidade do NaCl é: 36 g NaCl/100 g de água a 20ºC. 4 Conhecendo agora esses conceitos, podemos identificar cada uma das soluções mencionadas acima. Soluções saturadas ou insaturadas: significa que, se quisermos dissolver uma quantidade maior de soluto, será possível pois, a quantidade de soluto a ser dissolvido ainda não atingiu seu coeficiente de dissolução. Por exemplo, como mostra a questão abaixo que consta no roteiro: Figura 1: Roteiro Soluções supersaturadas: são aquelas que possuem maior quantidade de soluto do que seria possível em condições consideradas normais. Por exemplo, ao pegarmos uma solução com corpo de fundo, como a citada acima, que possui 14g de corpo de fundo e 36g dissolvido, ao a aquecermos será possível notar que os 14g que se encontravam precipitados irão se dissolver. Acontece isso pois quando ocorre o aumento da temperatura o coeficiente de solubilidade neste, assim como na maioria dos casos, também aumenta. Em seguida, deixamos esta solução descansando para que ela volte a sua temperatura de 20ºC. 70,1 _____ 100g X _____ 5g 100g . x = 5g . 70,1 / x = 350,5 / x = 3,505g Solução insaturada TUBO A Tubo B: Saturada Tubo C: Saturada com corpo de fundo 5 AULA 1 ROTEIRO 2: Solubilidade de Soluções: Curva de Solubilidade Todas as substancias possuem uma curva de solubilidade própria para cada solvente determinado. KnO3 Figura 2: acervo próprio – Gráfico curva de solubilidade O gráfico acima, detalha a curva de solubilidade e mostra que a solução é: • Saturada: quando o ponto se encontra sob a curva de solubilidade • Insaturada: quando o ponto se encontra abaixo da curva de solubilidade • Supersaturada: quando o ponto identificado está acima da curva de solubilidade Coloides são soluções coloidais ou ate mesmo sistema coloidal, são misturas heterogenias que oferecem um aspecto de solução homogênea. Os coloides não são possíveis serem visualizados a olho nu, pois com as alterações das misturas coloidais na maioria das vezes só é possível ser visto com o uso de um microscópio. Há diversos modelos para exemplificar os coloides, tais como: cremes, iogurte, sangue, hidratante, geleia. No entanto, temos diversos produtos que possuem notificação nas embalagens que é preciso agitá-los antes de serem usados. Isso se deve para realizar a união das partículas coloidais. 6 Aula 1 Roteiro 2: Solubilidade de Soluções: Curva de Solubilidade Nesta aula 8 tubos foram enumerados de 1 a 8 e adicionamos neles correspondente as massas de NH₄Cℓ e água destilada conforme sugerido em uma tabela descrita no roteiro a qual seguimos: Tubo 1 – 2,80 mNH₄Cℓ e 10V (mL) de água destilada. Tubo 2 – 3,50 m NH₄Cℓ e 10 V (mL) de água destilada. Tubo 3 – 3,80 m NH₄Cℓ e 10 V (mL) de água destilada. Tubo 4 – 4,30 m NH₄Cℓ e 10 V ( mL) de água destilada. Tubo 5 – 4,80 m NH₄Cℓ e 10 V ( mL) de água destilada. Tubo 6 – 5,20 m NH₄Cℓ e 10 V (mL) de água destilada. Tubo 7 – 5,80 m NH₄Cℓ e 10 V (mL) de água destilada. Tubo 8 – 6,20 m NH₄Cℓ e V (mL) de água destilada. Colocamos os tubos em uma estante e levamos para o banho de aquecimento inicialmente á 20°C e deixamos por 2 minutos e após esse tempo agitamos os tubos e verificamos a condição de solubilidade de cada um. Em seguida desse processo elevamos o grau da temperatura do banho para 40°C, e descansamos por 2 minutos e agitamos os tubos e analisamos as condições de solubilidade de cada tubo. Após esse procedimento elevamos a temperaturapara 60°C e deixamos em banho de aquecimento por mais 2 minutos, agitamos o tubo e fomos verificando a condição de solubilidade de cada tubo. E em continuação elevamos a temperatura um pouco mais, sendo agora para 80°C e aguardamos cerca de 30 minutos para se atingir a temperatura, só após agitamos o tubo e observamos a condição de solubilidade dos tubos. Através dos experimentos, obtivemos os seguintes resultados da tabela abaixo: TUBO 1 2 3 4 5 6 7 8 20°C dissolveu precipitou Precipitou precipitou precipitou precipitou precipitou precipitou 40°C dissolveu dissolveu Dissolveu precipitou precipitou precipitou precipitou precipitou 60°C dissolveu Dissolveu Dissolveu Dissolveu Precipitou precipitou precipitou precipitou 80°C dissolveu dissolveu Dissolveu dissolveu dissolveu precipitou precipitou precipitou 7 Com os dados obtidos, foi possível construir uma tabela com a curva de solubilidade abaixo: Aula 2 Roteiro: Preparo e Caracterização Físico-Química de Coloides (Gel e Emulsão) Nesta aula em um béquer adicionamos os 98,82 mL de água destilada para o procedimento, na sequência adicionamos o Metilparabeno (Nipagin) e levamos para aquecimento na chapa até que os 0,180g de Metilparabeno fosse totalmente solubilizado. Em seguida, retiramos do aquecimento e pulverizamos o (1,0g) de CMC de pouco em pouco sem pararmos de mexer utilizando um bastão de vidro. O resultado foi: Estado gel físico (Fase A): Sólido Homogeneidade: Obtivemos Sim Coloração: Transparente pH de 7.2 37,2g; 20ºC 45,8g; 40ºC 55,2g; 60ºC 65,6g; 80ºC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 g d e N aC l/ 1 0 0 g d e ág u a Temperatura g de NH4Cl / 100g de água Temperatura 8 Preparamos a fase (B) orgânica de – 100 mL com os reagentes: Óleo Mineral – 97 mL Polisorbato 80 (Tween 80) – 3g Parte Na fase C, o preparo da emulsão deu-se com o procedimento de adicionarmos o óleo mineral e o Polissorbato 80, que é um estabilizador e emulsificante muito utilizado na indústria cosmética, analisando um ingrediente eficaz e um emulsificante não iônico, o polissorbato permite que os cosméticos permaneçam nas melhores condições. possível para quem o usa. Sua principal aplicação é a homogeneização de soluções que coexistem com óleo e água. Quando o produto é aplicado desta forma, cria-se uma mistura uniforme e estável, que não permite que as substâncias se separem com o tempo e prejudiquem a qualidade do produto fabricado. Foto do gel (Fase A): Fonte: Acervo pessoal Foto da emulsão (Fase B): Fonte: Acervo pessoal Aula 3 - Roteiro 1- Preparo de soluções com Diferentes Concentração. Na preparação de soluções nas aulas práticas utiliza-se cálculos de concentração estendidos (título, maciez e normalidade) e sobreposição de padrões de boas práticas em laboratório para reduzir erros devido ao uso indevido de balança e vidraria. Nesta aula, fizemos o preparo de 50 ml de uma solução de NaCl a 5%., sendo que, anteriormente fizemos um cálculo para determinar a massa de NaCl, que foi pesada em balança semi-analítica. Antes da pesagem, a balança foi calibrada e em seguida pesou-se o soluto (NaCl). Após esta etapa, a quantidade 9 foi transferida para um balão volumétrico e adicionamos água suficiente para dissolver completamente o soluto. Adicionamos água destilada e ajustamos a mistura com uma pipeta Pasteur. Identificamos a garrafa de acordo com as instruções do roteiro. Aula 3 – Roteiro 2 – Cinética Química: Efeitos da Superfície de Contato, Temperatura e Concentração na Velocidade de Reação Nesta aula, avaliamos o efeito do toque e da temperatura na taxa de dissolução do comprimido. Nós avaliamos o efeito da força do eletrólito na velocidade da reação. Procedimento de teste Parte I: Efeito da superfície de contato na taxa de reação. Neste procedimento, primeiro marcamos dois béqueres para os Experimentos 1 e 2 e, usando um tubo de ensaio, adicionamos 50 mL de água destilada a cada béquer marcado. Pesamos dois comprimidos efervescentes e alocamos um para cada teste. Adicionamos um comprimido inteiro pesando 39 mg ao béquer 1 e iniciamos um cronômetro quando o colocamos em um béquer com água destilada e paramos o cronômetro assim que o comprimido se dissolveu. Em seguida, outro comprimido efervescente pesando 396 mg foi triturado e em um béquer marcado teste 2, que já continha 80 ml de água destilada, adicionamos todo o comprimido triturado e, ao adicioná-lo, iniciamos um cronômetro e paramos assim que o comprimido tinha acabado de se dissolver. Comparando os dois resultados, chegamos à conclusão de que quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade da reação química, ou seja, quanto mais material triturado, maior a velocidade das reações devido ao maior número de efeitos efetivos. Comprimido 1 – 3.96 – Tempo de dissolução 1.05 Comprimido 2 – 4.01 – Tempo de dissolução 43.10 Comprimido 3 – 3.98 – Tempo de dissolução 1.47 Comprimido 4 – 4.00 – Tempo de dissolução 40.55 Parte II: A influência da temperatura na velocidade da reação: Neste procedimento, rotulamos dois copos com testes 3 e testes. Pesamos os comprimidos efervescentes separadamente. No béquer denominado Experimento 3, adicionamos 50 mL de água destilada "fria" usando o béquer e adicionamos um comprimido efervescente de 392 mg e, assim que o adicionamos, iniciamos um cronômetro e paramos enquanto o comprimido se dissolvia. Em seguida, adicionamos 50 ml de água destilada fervente 10 por meio de um tubo de ensaio ao béquer marcado para o experimento, inserimos um comprimido efervescente de 398 mg e, assim que o inserimos, acionamos o cronômetro e terminamos a ponta do comprimido solúvel comparando os dois resultados, ele concluiu que quanto maior a temperatura, maior a energia cinética das partículas e maior o número e a intensidade dos efeitos efetivos, portanto, a velocidade das reações químicas. Parte III. O efeito do tipo de eletrólito (reagente) na taxa de reação. Nesta experiência, dividimos os 2 tubos de ensaio em fortes e fracos. Adicionamos 2 ml de ácido clorídrico (HCl6M) ao tubo "Forte" e 2 ml de ácido acético ao tubo rotulado como "Fraco". Inserimos fragmentos de corante (pó de carbonato de cálcio) a um tubo forte, iniciamos o cronômetro e paramos quando o gás foi liberado. Repetimos o mesmo processo no tubo marcado como "Fraco" e paramos o cronômetro somente após a liberação do gás. Os resultados do teste foram os seguintes: FORTE – 1 minuto e 30 segundos FRACO - O tempo de dissolução foi de 5 minutos. Comparando as duas vezes o efeito da força na taxa de reação é mais rápido quando o eletrólito é mais forte. Aula 4 – Roteiro 1 – Equilíbrio Químico: Lei de Le Chatelier Nesta aula, despejamos 80 ml de água destilada em um béquer, adicionamos 3 gotas de solução saturada de FeCl3 e agitamos com um bastão de vidro. Chamamos esse bico de "solução padrão". Em seguida, 5 tubos de ensaio são numerados (1-5) e 15 ml de "solução padrão" são transferidos para cada tubo de ensaio. Adicionamos uma pequena quantidade de NH4Cl sólido ao tubo 2, misturamos até homogeneizar e depois comparamos a cor desta solução com a cor da solução do tubo 1. Adicionamos duas gotas de solução saturada de FeCl3 ao tubo 3, misturamos até homogeneizar e comparado. a cor da solução no tubo 1 com a cor da solução. Adicionamos duas gotas de solução saturada de NH4Cl ao tubo, misturamos até ficar homogêneo e comparamos a solução com a solução do tubo 1. Aquecemos o tubo 5 em um banho de aquecimento a 60 °C por alguns segundos e verificamos se a cor da solução mudou em relação ao tubo 1. No tubo 5, o aquecimento fez com que a solução clareasse ligeiramente, indicando uma mudança no equilíbrio em relação aos reagentes. Se o calor não favorece aformação de produtos e, portanto, impede a reação, isso é uma indicação de que a reação é exotérmica. O resultado de cada tubo foi que no tubo 2 os ânions cloreto de NH4Cl reagem com o tiocianato férrico para formar uma nova abcissa que altera a reação em relação aos reagentes resultando em esvaziamento visual da solução. Observou-se escurecimento de ambas as 11 soluções em 3 e : a adição de cloreto férrico (FeCL3) em 3 e a adição de tiocianato de amônio (NH4SCN) em saturam cada sistema com os respectivos reagentes. Isso faz com que o sistema busque um novo equilíbrio e diminua aquele excesso de reagentes, aumentando a concentração de produtos e mudando a reação nesse sentido, continuando a escurecê-la. Discutimos os resultados obtidos em grupo e chegamos à seguinte conclusão relacionada com a reação de equilíbrio de acordo com a Lei de Le Chatelier: 1 – Vermelho 2 – Laranja 3 – Vermelho 4 – Vermelho 5 – Laranja QUESTÃO DO ROTEIRO: O calor favorece formar reagente? R: Quando provoca-se uma maior perturbação em um sistema que está em equilíbrio, este pode se deslocar no sentido Essa definição pode ser explicada por uma aplicação da Lei Le Chatelier, chamada de efeito íon comum. O efeito do íon comum "é o deslocamento do equilíbrio causado pela adição de um composto que tem um íon comum com a substância dissolvida" (CHANG et al., 2013). Aula 4 Roteiro 2 – Equilíbrio Iónico e Efeito Tampão – Lei de Henderson- Hasselbalch. O objetivo desta aula foi comparar através dos experimentos o equilíbrio iônico e qual a relação entre a equação Henderson-Hasselbach e este equilíbrio. Nesta aula, pesamos 2,7 g de NaOH em uma balança semi-analítica e coletamos 200 ml de uma solução de ácido acético a 4% usando um tubo de ensaio adequado e transferimos esse volume para um béquer e marcamos o béquer com tampão 0,67 M. Adicionar 2,7 g de NaOH para 200 ml de solução de ácido acético a 4% e misturamos delicadamente com um bastão de vidro. Observamos que esta adição promoveu a reação de neutralização parcial do ácido acético para formar uma solução tampão com concentração de 0,67 mol/L, conforme demonstrado no relatório da aula prática. 12 Em um beque fizemos o preparo de uma solução diluída após a adição de 10mL de solução tampão e inserirmos 90mL de água destilada. A concentração deu-se ao final da solução diluída foi de 0,0067mol/L. identificamos o béquer como tampão 0,0067M. definimos os valores de pH de ambas as soluções que foi 7,4. Nos dois experimentos manteve-se o equilíbrio nas duas soluções tampão (teste 1 – 4,89 ; teste 2 – 4,95). Parte A – Procedimento 1 CONCLUSÃO Ao final do experimento, tiramos a seguinte conclusão, em uma mistura homogênea de água e álcool completamente misturados, portanto não há aparecimento de muitas fases, em comparação com um copo de água pura, podemos ver que não há uma diferença marcante entre essas soluções, mas o cheiro é diferente. Porém, em uma mistura homogênea, a água e o óleo vegetal não se misturam, causando assim o aparecimento de duas fases em nossa solução. Ressaltamos que uma boa forma de separar o sistema é o processo de decantação. No terceiro experimento, onde foram encontradas misturas insaturadas, saturadas e supersaturadas, descobrimos repetidamente que o primeiro copo não apresentava nenhuma alteração perceptível porque tínhamos pouco soluto. O segundo mostra uma mudança de cor, descobrimos que onde uma pequena mudança de temperatura pode alterar seu coeficiente de solubilidade, pois temos que aquecer a solução para que o soluto seja completamente diluído. A terceira apresenta um corpo de fundo, isso acontece porque temos mais soluto do que o coeficiente de solubilidade daquela determinada solução. 13 REFERENCIAS: 1. Constantino, M G., da Silva, M. V., Donate, P. M., Fundamentos de química experimental, São Paulo, Editor a da Universidade de São Paulo, 2004. 2. Atkins, P., Jones, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001. 3. Bastos, F., Química geral experimental / Ervim Lenzi, Rio de Jane iro, Freitas Bastos Editora, 2004. 4. Russel, J. B., Química geral, Trad. de G. Vicentini et al. São Paulo, Mc Graw Hill, 1 982. 5. Mahan B. e Rollie J., Química – um curso universitário, 4ª Ed., Edgard Blucher, 1995.
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