Relatório 4 e 5

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<p>Universidade Federal de São Carlos</p><p>Química Experimental</p><p>Experimento 4 e 5:Preparação e padronização de soluções</p><p>diluídas de ácidos e bases fortes</p><p>Vitória Evellyn Freire da Silva - 801129</p><p>Michelle Aparecida de Almeida - 834160</p><p>Professora: Rebeka de Oliveira Pepino</p><p>São Carlos</p><p>2024</p><p>Introdução</p><p>Segundo a teoria de Arrhenius,substâncias ácidas são aquelas que, quando</p><p>dissolvidas em água,formam íons hidroxônio, H3O+,enquanto substâncias básicas</p><p>são aquelas que quando dissolvidas em água formam íons hidroxila OH-.São</p><p>considerados ácidos fortes quando geram maior quantidade de íons H3O+ e ácidos</p><p>fracos são os que geram menor quantidade.</p><p>Já as bases fortes são aquelas que geram grande quantidade de íons OH- e as</p><p>bases fracas geram bem menos íons OH-.</p><p>O ácido clorídrico(HCl) é um exemplo de ácido forte muito usado nos</p><p>laboratórios,quando ele está em temperatura ambiente se apresenta em forma</p><p>gasosa porém quando é dissolvido em água ele se ioniza por completo e forma os</p><p>íons H3O+ como mostrado na equação química abaixo:</p><p>O ácido clorídrico é comercializado em forma de solução aquosa</p><p>concentrada,sendo denominado como solução concentrada em estoque.</p><p>Para a preparação de soluções líquidas são utilizados instrumentos que permitem</p><p>ter uma maior precisão como o balão volumétrico e a pipeta graduada.</p><p>O balão volumétrico vai ser utilizado para a preparação e homogeneização de</p><p>soluções líquidas e a pipeta graduada para realizar a transferência de líquidos.</p><p>No passado,a pipetagem era realizada fazendo a sucção com a boca porém essa</p><p>prática não é mais recomendada atualmente por ser anti-higiênica e muito</p><p>perigosa,portanto é usado a pêra de sucção que permite que volume do líquido</p><p>desejado seja sugado para dentro da pipeta e depois ser transferido para outro</p><p>recipiente.</p><p>Além disso,é preciso saber de outros dois conceitos muito importantes para a</p><p>realização da prática,a titulação e a retrotitulação: A titulação é o processo que é</p><p>utilizado para conseguirmos determinar a quantidade de matéria existente em uma</p><p>amostra,usando uma solução que onde se saiba qual é a concentração.Já a</p><p>retrotitulação é um procedimento de determinação da quantidade em excesso</p><p>adicionada da solução padrão secundária, usada quando a espécie química tem</p><p>características que não recomendam a titulação direta.</p><p>As equações químicas balanceadas que representam as reações envolvidas</p><p>nesse procedimento de retrotitulação são:</p><p>(em excesso)𝑀𝑔(𝑂𝐻)</p><p>2</p><p>(𝑠𝑢𝑠𝑝. 𝑎𝑞) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) → 𝑀𝑔𝐶𝑙</p><p>2</p><p>(𝑎𝑞) + 𝐻</p><p>2</p><p>0(𝑙)</p><p>(restante)𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑞) → 𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝐻</p><p>2</p><p>0(𝑙)</p><p>Processo utilizado para determinar a quantidade de uma espécie química em</p><p>uma solução, por meio da medição da quantidade necessária de um reagente para</p><p>reagir completamente com toda essa substância.</p><p>Além desses conceitos,é necessário saber a fórmula da equação de</p><p>concentração em quantidade de matéria,como descrita abaixo:</p><p>Equação 1.𝑀 = 𝑛° 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜</p><p>𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜(𝐿)</p><p>Para completar o experimento podemos calcular também o desvio padrão (erro</p><p>absoluto) e o erro relativo conforme apresentado nas equações 3 e 4.</p><p>Equação 2.𝑠 = Σ𝑖(𝑥𝑖−𝑥)2</p><p>𝑛</p><p>Equação 3.𝐸</p><p>𝑟</p><p>= 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑜 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜</p><p>𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜𝑠( )</p><p>Objetivo</p><p>Realizar a preparação e a padronização de solução de HCl e a determinação do</p><p>teor de massa do hidróxido de magnésio em leite de magnésia, observar reações</p><p>químicas e expressar reações químicas na forma de equações.</p><p>Materiais utilizados</p><p>● Béquer</p><p>● Erlenmeyer</p><p>● Pipeta graduada</p><p>● Balão volumétrico(250mL)</p><p>● Pisseta(Frasco lavador)</p><p>● Água destilada</p><p>● Frasco de polietileno</p><p>● Indicador ácido/base verde de bromocresol</p><p>● Bureta</p><p>● Garra</p><p>● Padrão primário Na2B4O7·10H2O</p><p>● HCl concentrado</p><p>● NaOH concentrado - 100%</p><p>● Indicador ácido/base - fenolftaleína</p><p>● Leite de Magnésia</p><p>● Suporte Universal</p><p>Metodologia e Procedimento Experimental</p><p>1) Preparação do HCl 0,120M</p><p>Primeiramente foi pipetado com ajuda de uma pipeta graduada e uma pêra de</p><p>sucção 2,6 ml de solução concentrada em estoque de HCl ,em seguida ele foi</p><p>adicionado lentamente a um béquer com 20 ml de água destilada para ser</p><p>dissolvido.</p><p>Após a dissolvido,a solução foi transferida para um balão volumétrico de 250ml e</p><p>foi adicionado água destilada até o menisco,em seguida o balão foi tampado e</p><p>agitado até que a solução fosse homogeneizada.Depois que a solução foi</p><p>homogeneizada ela foi transferida para um frasco de polietileno devidamente</p><p>etiquetado.</p><p>2) Padronização da solução de base</p><p>Para a realização da padronização foi preciso descobrir a quantidade de massa de</p><p>tetraborato de sódio(bórax) necessária para ser dissolvida em 30ml de água</p><p>destilada,para isso foi feito uma regra de três simples utilizando 0,00009 mol de</p><p>bórax que corresponde a metade do mol de HCl,a massa molar do Na₂B₄O₇ ·</p><p>10H₂O,que corresponde a 381,36 g/mol e o resultado obtido foi de 0,3432 g.</p><p>Em seguida foi pesado 0,3432 g de bórax e foi transferido para um erlenmeyer,após</p><p>a pesagem foi adicionado 30 ml de água destilada e a massa foi dissolvida,em</p><p>seguida foi adicionada 3 gotas do indicador verde de bromocresol.</p><p>Após isso realizou-se a titulação da solução bórax com a solução de HCl até o ponto</p><p>de viragem.Anotou-se o volume da solução de HCl utilizado.Experimento realizado</p><p>em triplicata.</p><p>3) Retrotitulação</p><p>Para a realização da retrotitulação foi preciso fazer a pesagem de 0,5g de leite de</p><p>magnésia,após a pesagem foi feita a pipetagem de 25 mL do HCl que foi</p><p>padronizado e adicionado 3 gotas do indicador fenolftaleína,em seguida foi feita a</p><p>titulação da solução de leite de magnésia junto da a solução de HCl com a solução</p><p>de NaOH,que foi padronizada na aula anterior,até o ponto de viragem.Anotou-se o</p><p>volume da solução de NaOH utilizado.Experimento realizado em triplicata.</p><p>Resultados e discussões</p><p>Primeiramente calculamos por regra de três a massa de HCl necessária para ser</p><p>dissolvida em 250 ml de água levando em conta o valor teórico de mols (0,120</p><p>mol/L), com o resultado de 0,03 mol descobrimos quantas gramas temos na solução</p><p>considerando a massa molar de HCl (36,46 g/mol) o resultado obtido foi de 1,09 g.</p><p>Para a segunda parte do experimento, na padronização dessa solução,</p><p>precisou-se de uma quantidade de um padrão primário (tetraborato de sódio) para a</p><p>realização da titulação.Repetindo o mesmo processo como o feito inicialmente</p><p>encontramos para a massa 0,3432 g bórax e utilizando sua massa molar (381,36</p><p>g/mol) o resultado da quantidade de mols obtido foi de 0,00009 mol.Portanto,</p><p>afirmando, arbitrariamente, que o volume de solução ácida, a 0,120 mol/L, para</p><p>ocorrer padronização da solução,seria de 17,81 mL. Na tabela 1 estão apresentados</p><p>os resultados do experimento com a concentração, desvio padrão e erros.</p><p>Tabela 1 :Titulação de HCl com bórax</p><p>Amostra Massa de bórax Volume de HCl</p><p>(±0,05)</p><p>Concentração de</p><p>HCl</p><p>1 0,333 17,71 0,10163</p><p>2 0,343 17,82 0,10101</p><p>3 0,342 17,91 0,10050</p><p>Média 0,339 17,81 0,10104</p><p>Desvio Padrão 0,004 0,08 0,0004</p><p>Erro relativo 0,011 0,004 0,003</p><p>O erro relativo da concentração é dado por:</p><p>Equação 4𝐸</p><p>𝐶</p><p>= 𝐸</p><p>𝑟𝑚</p><p>2 + 𝐸</p><p>𝑟𝑣</p><p>2</p><p>O resultado encontrado foi de com erro relativo de𝐶 = 0, 1010 ± 0, 0004</p><p>.𝐸</p><p>𝐶</p><p>= 0, 012</p><p>Para o terceiro experimento temos na tabela 2 os resultados da titulação e as</p><p>concentrações que foi calculada utilizando a equação 2 assim como o desvio</p><p>padrão.</p><p>Tabela 2 :Titulação do leite de magnésia junto do HCl com NaOH</p><p>Amostra Massa do Leite de</p><p>Magnésia</p><p>Volume de NaOH</p><p>(±0,05)</p><p>Concentração de</p><p>NaOH</p><p>1 0,545 10,5 0,1715</p><p>2 0,580 10,7 0,1682</p><p>3 0,555 10,9 0,1651</p><p>Média 0,560 10,7 0,1682</p><p>Desvio Padrão 0,018 0,2 0,0032</p><p>Erro relativo 0,032 0,018 0,0190</p><p>O resultado encontrado foi de com erro relativo de𝐶 = 0, 1682 ± 0, 0032</p><p>.𝐸</p><p>𝐶</p><p>= 0, 036</p><p>A média das concentrações diluídas de NaOH foi de (0,1682 ± 0,0032) mol/L,</p><p>porém isso está em 25 mL de HCl . Dessa forma, na amostra de 0,5 mL utilizada,</p><p>obtemos:</p><p>Fator correção da solução do HCl: 0,842</p><p>Então a concentração da solução ácida foi de: 0,0842 mol/L</p><p>Fator correção da</p><p>solução de NaOH: 1,40</p><p>Então a concentração da solução básica foi de: 0,14 mol/L</p><p>Então: 0,0842 mol de HCl → 1000 mL de solução ácida</p><p>N mol de HCl → 25 mL de solução ácida</p><p>nexcesso = 0,00210 mol de HCl</p><p>Essa é a quantidade molar de HCl em excesso que foi pipetada para o</p><p>Erlenmeyer que já continha o leite de magnésia.</p><p>Primeira análise:</p><p>● Foi pesado 0,545g de Leite de magnésia</p><p>● Foi titulado: 10,5 mL de NaOH</p><p>● Calculando a quantidade de NaOH titulado</p><p>0,14 mol de NaOH → 1000 mL de solução básica</p><p>M mol de NaOH → 10,5 mL de solução básica</p><p>M = 0,00147 mol de NaOH titulado</p><p>Pela estequiometria,sabemos que o NaOH e o HCl possuem uma relação</p><p>estequiométrica de 1 por 1:</p><p>NaOH(aq)+HCl(aq) →NaCl(aq)+H2O(l)</p><p>Por conta disso,temos que:</p><p>0,00147 mol de NaOH = 0,00147 mol de HCl</p><p>Com esses dados,conseguimos calcular a quantidade de HCl em mol que de fato</p><p>reagiu com o Mg(OH)2:</p><p>nHCl excesso = nHCl titulou + nHCl reagiu com Mg(OH)2</p><p>nHCl reagiu com Mg(OH)2= 0,00210 – 0,00147</p><p>nHCl reagiu com Mg(OH)2= 0,00063 mol</p><p>Pela estequiometria,sabemos que o HCl e o Mg(OH)2 possuem uma relação</p><p>estequiométrica de 2 por 1:</p><p>Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2 + 2H2O(l)</p><p>Isso significa que:</p><p>0,00063 mol de HCl = 0,000315 mol de Mg(OH)2</p><p>A massa molar do do Mg(OH)2 é 58,32g/mol;</p><p>Então,</p><p>1 mol de Mg(OH)2 → 58,32 gramas de Mg(OH)2</p><p>0,000315 mol de Mg(OH)2 → m gramas de Mg(OH)2</p><p>m = 0,0183708 g de Mg(OH)2</p><p>Então é possível saber que em 0,545 gramas de Leite de Magnésia possui</p><p>0,0183708 g de Mg(OH)2.</p><p>Portanto para saber o teor da base Hidróxido de Magnésio no Leite de Magnésia</p><p>precisamos efetuar a seguinte equação:</p><p>0,0183708 𝑔</p><p>0,545 × 100 = 3, 37%</p><p>O teor da base Hidróxido de Magnésio no Leite de Magnésia é de 3,37%.</p><p>Segunda análise:</p><p>● Foi pesado 0,580g de Leite de magnésia</p><p>● Foi titulado: 10,7 mL de NaOH</p><p>● Calculando a quantidade de NaOH titulado</p><p>0,14 mol de NaOH → 1000 mL de solução básica</p><p>M mol de NaOH → 10,7 mL de solução básica</p><p>M = 0,00149 mol de NaOH titulado</p><p>Pela estequiometria,sabemos que o NaOH e o HCl possuem uma relação</p><p>estequiométrica de 1 por 1:</p><p>NaOH(aq)+HCl(aq) →NaCl(aq)+H2O(l)</p><p>Por conta disso,temos que:</p><p>0,00149 mol de NaOH = 0,00149 mol de HCl</p><p>Com esses dados,conseguimos calcular a quantidade de HCl em mol que de fato</p><p>reagiu com o Mg(OH)2:</p><p>nHCl excesso = nHCl titulou + nHCl reagiu com Mg(OH)2</p><p>nHCl reagiu com Mg(OH)2= 0,00210 – 0,00149</p><p>nHCl reagiu com Mg(OH)2= 0,00061 mol</p><p>Pela estequiometria,sabemos que o HCl e o Mg(OH)2 possuem uma relação</p><p>estequiométrica de 2 por 1:</p><p>Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2 + 2H2O(l)</p><p>Isso significa que:</p><p>0,00061 mol de HCl = 0,000305 mol de Mg(OH)2</p><p>A massa molar do do Mg(OH)2 é 58,32g/mol;</p><p>Então,</p><p>1 mol de Mg(OH)2 → 58,32 gramas de Mg(OH)2</p><p>0,000305 mol de Mg(OH)2 → m gramas de Mg(OH)2</p><p>m = 0,0177876 g de Mg(OH)2</p><p>Então é possível saber que em 0,580 gramas de Leite de Magnésia possui</p><p>0,0177876 g de Mg(OH)2.</p><p>Portanto para saber o teor da base Hidróxido de Magnésio no Leite de Magnésia</p><p>precisamos efetuar a seguinte equação:</p><p>0,0177876𝑔</p><p>0,580 × 100 = 3, 06%</p><p>O teor da base Hidróxido de Magnésio no Leite de Magnésia é de 3,06%</p><p>Terceira análise:</p><p>● Foi pesado 0,555g de Leite de magnésia</p><p>● Foi titulado: 10,9 mL de NaOH</p><p>● Calculando a quantidade de NaOH titulado</p><p>0,14 mol de NaOH → 1000 mL de solução básica</p><p>M mol de NaOH → 10,9 mL de solução básica</p><p>M = 0,00152 mol de NaOH titulado</p><p>Pela estequiometria,sabemos que o NaOH e o HCl possuem uma relação</p><p>estequiométrica de 1 por 1:</p><p>NaOH(aq)+HCl(aq) →NaCl(aq)+H2O(l)</p><p>Por conta disso,temos que:</p><p>0,00152 mol de NaOH = 0,00152 mol de HCl</p><p>Com esses dados,conseguimos calcular a quantidade de HCl em mol que de fato</p><p>reagiu com o Mg(OH)2:</p><p>nHCl excesso = nHCl titulou + nHCl reagiu com Mg(OH)2</p><p>nHCl reagiu com Mg(OH)2= 0,00210 – 0,00152</p><p>nHCl reagiu com Mg(OH)2= 0,00058 mol</p><p>Pela estequiometria,sabemos que o HCl e o Mg(OH)2 possuem uma relação</p><p>estequiométrica de 2 por 1:</p><p>Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) → MgCl2 + 2H2O(l)</p><p>Isso significa que:</p><p>0,00058 mol de HCl = 0,00029 mol de Mg(OH)2</p><p>A massa molar do do Mg(OH)2 é 58,32g/mol;</p><p>Então,</p><p>1 mol de Mg(OH)2 → 58,32 gramas de Mg(OH)2</p><p>0,00029 mol de Mg(OH)2 → m gramas de Mg(OH)2</p><p>m = 0,0169128 g de Mg(OH)2</p><p>Então é possível saber que em 0,555 gramas de Leite de Magnésia possui</p><p>0,0169128 g de Mg(OH)2.</p><p>Portanto para saber o teor da base Hidróxido de Magnésio no Leite de Magnésia</p><p>precisamos efetuar a seguinte equação:</p><p>0,0169128</p><p>0,555 × 100 = 3, 04%</p><p>O teor da base Hidróxido de Magnésio no Leite de Magnésia é de 3,04%</p><p>A média das porcentagens das análises realizadas é de 3,15% de Mg(OH)2 Leite de</p><p>Magnésia.</p><p>Conclusão</p><p>Pode-se concluir que o processo experimental foi bem sucedido,uma vez que o</p><p>experimento 1 e 2 os resultados experimentais obtidos evidenciam que não foi</p><p>possível atingir a concentração teórica proposta (0,120 mol/L), pois na prática</p><p>experimental foi obtido o valor de 0,101 mol/L o que indica que a preparação da</p><p>solução de NaOH sofreu erros aleatórios e sistemáticos.Já no experimento 2,a</p><p>retrotitulação,pode-se concluir que o teor de Mg(OH)2 no Leite de Magnésia, que foi</p><p>3,15% está dentro da quantidade adequada que que é indicada no rótulo,que seria</p><p>até 8%.</p><p>Bibliografia</p><p>SILVA, R. R.; BOCCHI, N.; ROCHA-FILHO, R. C.; MACHADO, P. F. L. Introdução à</p><p>química experimental. 3. Ed. São Carlos: EdUFSCar, 2019.</p>