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Il u s tr a ç õ e s : C o n c e it o g ra f/ A rq u iv o d a e d it o ra 86 UNIDADE 1 | DISSOLUÇÃO Mistura de soluções com ocorrência de reação química Em laboratórios ou indústrias, a maioria das reações é realizada utilizando reagentes em soluções. Para misturar soluções em que ocorre reação, é preci- so saber equacionar a reação e conhecer a proporção em número de mol na qual ela ocorre. Veja dois exemplos. 1o exemplo Quando misturamos 0,5 L de uma solução aquosa 0,1 mol/L de H 2 SO 4 a 0,5 L de uma solução aquosa 0,2 mol/L de NaOH, ocorre uma reação em que são pro- duzidos sal e água. Essa reação é representada pela equação: →H SO 2 NaOH Na SO 2 HO2 4 2 4 21 1 →H SO 2 NaOH Na SO 2 HO2 4 2 4 21 1 Os coeficientes dos participantes de uma reação indicam a proporção em número de mol dos reagentes e dos produtos. Para determinar o caráter — ácido, básico ou neutro — da mistura (solução final), além de conhecermos a equação, devemos determinar e relacionar o nú- mero de mol do ácido e da base: 0,05 mol de H 2 SO 2 µn V n 0,1 mol/L 0,5 L n H SO H SO H SO H SO H SO 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 5 ? 5 ? 5 0,1 mol/L de H 2 SO 4 0,5 L 0,5 L 0,2 mol/L de NaOH µn V n 0,2 mol/L 0,5 L NaOH NaOH NaOH NaOH 5 ? 5 ? nNaOH 5 0,10 mol de NaOH Conhecendo-se o número de mol dos solutos, o próximo passo será relacio- ná-los com a equação: H 2 SO 4 1 2 NaOH Na 2 SO 4 1 2 H 2 O proporção: 1 mol 2 mol 1 mol no de mol dos solutos: 0,05 mol 0,10 mol Como podemos observar, os reagentes estão presentes em quantidade este- quiométrica, ou seja, o número de mol obedece à proporção dada pela equação balanceada. Isso permite concluir que a solução final será neutra, pois não ocor- re excesso do ácido nem da base, consumidos totalmente, originando sal e água. O número de mol de sal formado (Na 2 SO 4 ) é igual a 0,05 mol, pois obedece à pro- porção estequiométrica e permanece dissolvido na solução final, que apresenta volu- me de 1,0 L. Com esses dados, podemos calcular a concentração em mol/L desse sal: µ n V(L) 0,05 mol 1,0 Lsal sal final 5 5 5 0,05 mol ? L21 2CONECTEQuim_MERC18Sa_U1_Cap04_p079a106.indd 86 8/2/18 11:12 AM C o n c e it o g ra f 1 0,3 mol/L de HC, 0,1 L 0,1 mol/L de NaOH 0,4 L F o to s : S é rg io D o tt a J r. /A rq u iv o d a e d it o ra Il u s tr a ç õ e s : C o n c e it o g ra f/ A rq u iv o d a e d it o ra 87CAPÍTULO 4 | MISTURA DE SOLUÇÕES 2o exemplo Considere a mistura das soluções aquosas de HC, e de NaOH ao lado. Utilizando o mesmo processo do exemplo anterior, podemos estabelecer o caráter e outras características da solução final e, para isso, vamos determinar inicialmente o número de mol do ácido e da base: µ < < < < 5 ? 5 ? n V n 0,3 mol/L 0,1 L HC HC HC HC µ5 ? 5 ? n V n 0,1 mol/L 0,4 L NaOH NaOH NaOH NaOH Quando misturamos as duas soluções, ocorre a reação entre o ácido e a base, que pode ser representada pela equação balanceada a seguir: 1 HC, 1 1 NaOH 1 NaC, 1 1 H 2 O proporção: 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol no de mol dos solutos: 0,03 mol 0,04 mol 0,03 mol (excesso 5 0,01 mol) O número de mol do sal formado (NaC,) é igual a 0,03 mol, de acordo com a proporção estequiométrica, e permanece dissolvido na solução final que apresen- ta volume de 0,5 L. Através dos dados conhecidos, podemos determinar a con- centração em mol/L do NaC,: µ < 5 5 5 n V(L) 0,03 mol 0,5 LNaC sal final 0,06 mol ? L21 Como existe excesso de 0,01 mol de NaOH, a solução final será básica. Se desejarmos calcular a concentração em mol/L do NaOH na solução final, devemos proceder da seguinte maneira: µ n V(L) 0,01 mol 0,5 LNaOH (excesso) 1 (excesso) final 5 5 5 ? 0,02 mol ? L21 Titula•‹o Uma aplicação frequente desses fundamentos teóricos em laboratórios é a determinação da concentração desconhecida de uma solução através de uma técnica chamada titulação. A titulação é muito usada no estudo das reações ácido-base, com a ajuda de indicadores. Para exemplificar, veja como se determina a concentração desconhecida de uma solução aquosa de HC,, com o auxílio de uma solução aquosa de NaOH de concentração conhecida e do indicador fenolftaleína. Solução de NaOH de concentração conhecida (0,1 mol/L). Solução de HC, de concentração desconhecida (x). n HC, 5 0,03 mol de HC, nNaOH 5 0,04 mol de NaOH 2CONECTEQuim_MERC18Sa_U1_Cap04_p079a106.indd 87 8/2/18 11:12 AM O procedimento para a titulação consiste fundamentalmente de três etapas: x mol/L de HC, 1 fenolftaleína 25 mL 0,1 mol/L de NaOH 50 mL 40 mL H é lio S e n a to re /A rq u iv o d a e d it o ra F o to s : S é rg io D o tt a J r. /A rq u iv o d a e d it o ra Pela titulação, foi possível determinar a concentração da solução de HC,. A B C 88 UNIDADE 1 | DISSOLUÇÃO µ µ Para o NaOH V 10 mL 10 L 0,1 mol/L n V 0,1 10 10 mol de NaOH gasto na titulação 2 NaOH 2 3 5 5 5 5 ? 5 ? 5 2 2 2 A reação que ocorre pode ser representada por: NaOH 1 HC, NaC, 1 H 2 O proporção: 1 mol 1 mol 1 mol no de mol dos solutos: 1023 mol 1023 mol 1023 mol Para neutralizar 1023 mol de NaOH, devemos ter 1023 mol de HC, na solução de ácido. l µ Para o HC n 10 mol V 25 mL 25 10 L n V(L) 10 mol 25 10 L 0,04 mol/L 3 3 HC 1 3 3 , 5 5 5 ? 5 5 ? 5 2 2 2 2 Assim, a concentração em mol/L da solução de HC, é 0,04 mol/L. No ponto final ou ponto de equivalência da titulação, isto é, quando o número de mol da base se iguala ao número de mol do ácido (reagentes em proporção estequiométrica), a cor rósea se estende e permanece mesmo sob agitação. À medida que se aproxima o ponto final da titulação, forma-se uma coloração rosa-claro, quando a base é adicionada ao ácido. Essa coloração desaparece com a agitação. Essa situação indica que a titulação está próxima de seu final. Mantém-se o gotejamento e agita-se constantemente o erlenmeyer. Lentamente, gota a gota, adiciona-se a base armazenada na bureta à solução ácida de concentração desconhecida, contida no erlenmeyer, misturada previamente com o indicador fenolftaleína, sob constante agitação. Para entender quantitativamente esse procedimento, vamos analisar um exemplo. S é rg io D o tt a J r. /A rq u iv o d a e d it o ra 2CONECTEQuim_MERC18Sa_U1_Cap04_p079a106.indd 88 8/2/18 11:12 AM