Relatório 2 e 3

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<p>Universidade Federal de São Carlos</p><p>Química Experimental</p><p>Experimento 2 e 3:Preparação e padronização de soluções</p><p>diluídas de NaOH e</p><p>Determinação da concentração de um ácido em produto comercial</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>Os conceitos de Ácidos e Bases para essa prática é fundamental a definição de</p><p>Svante August Arrhenius que estabelece que ácidos são todas as substâncias que</p><p>em soluções aquosas formam íons H3O+ , de forma análoga, as bases são as</p><p>substâncias que em soluções aquosas levam a formação de íons OH- . Somado a</p><p>isso, nesse experimento se estabelece necessário o conhecimento sobre ácidos e</p><p>bases fortes, para isso define-se que para dados duas bases de quantidades iguais</p><p>dissolvidas em 1L de água, será determinado a mais forte aquela que gerar grande</p><p>quantidade de íons OH- , do mesmo modo, os ácidos fortes são aqueles que em</p><p>mesmas condições citadas acima liberam grandes quantidades de íons H+ .</p><p>A titulação é a operação que determina o volume de uma solução padrão</p><p>necessária para reagir com uma solução cuja concentração se deseja determinar. A</p><p>solução padrão é aquela solução cuja concentração é exatamente conhecida,a</p><p>padronização de soluções de ácidos e bases pode ser feita pelo método direto ou</p><p>indireto e permite a determinação da concentração exata das soluções padrão.</p><p>O método direto consiste na preparação da solução padrão a partir de um padrão</p><p>primário, e seus requisitos são:</p><p>a)deve ter sua pureza perfeitamente conhecida (eventuais impurezas devem ser</p><p>inertes em relação à reação desejada);</p><p>b)deve ser estável à temperatura necessária para secá-la em estufa;</p><p>c) deve permanecer inalterada em contato com o ar durante a pesagem, isto é,</p><p>não deve ser higroscópica, nem reagir com o oxigênio ou com o dióxido de carbono</p><p>à temperatura ambiente;</p><p>d)deve reagir “quantitativamente” com a substância a ser padronizada, isto é, a</p><p>reação deve ser sensível, rápida,completa e estequiométrica;</p><p>e)deve, preferencialmente, ter uma massa molar elevada, o que permitirá que</p><p>eventuais erros de pesagem sejam inferiores aos erros de leitura de escalas de</p><p>buretas.</p><p>O método indireto consiste na utilização de uma solução já padronizada por meio</p><p>do método direto.</p><p>O titulante, solução onde a concentração é conhecida, é colocado para reagir</p><p>com o titulado, solução em que se deseja saber a concentração em mol/L.</p><p>Além desses conceitos, outra definição foi necessária para a realização da prática</p><p>experimental, esta é a concentração de quantidade (M) que designa a quantidade</p><p>de soluto em mol (n1) em dado volume da solução (V).Conforme apresentado na</p><p>equação 1.</p><p>Equação 1.𝑀 =</p><p>𝑛</p><p>1</p><p>𝑉</p><p>Com a estequiometria para a titulação de ácido acético a proporção na equação é</p><p>de 1:1 de ácido e base, vem conforme apresentado na equação 2.</p><p>CH3COOH(aq)+ NaOH(aq)⇆ CH3COONa(aq)+ H2O(l)</p><p>nNaOH= nHac</p><p>CNaOH* VNaOH= → CHac * VHac= Equação 2.𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 * 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻</p><p>𝑉𝐻𝑎𝑐</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 3.𝑠 = Σ𝑖(𝑥𝑖−𝑥)2</p><p>𝑛</p><p>Equação 4.𝐸</p><p>𝑟</p><p>= 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑜 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜</p><p>𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜𝑠( )</p><p>Objetivos</p><p>Determinar a concentração exata de soluções aquosas diluídas de ácidos e bases fortes,</p><p>utilizando-se a titulação realizar o uso indicadores ácido-base para identificar o ponto de</p><p>neutralização e efetuar cálculos envolvendo concentração de soluções. E também</p><p>determinar a concentração do ácido acético pelo método de titulação e verificar se</p><p>está dentro dos padrões.</p><p>Materiais e Procedimento Experimental</p><p>● Erlenmeyer (3)</p><p>● Bureta</p><p>● Béquer (2)</p><p>● Proveta</p><p>● Pipeta Volumétrica</p><p>● Balança Analítica</p><p>● Pisseta (Frasco lavador).</p><p>● Água destilada.</p><p>● Pote plástico adequado para armazenamento.</p><p>● Balão Volumétrico (250mL).</p><p>● Bastão de Vidro.</p><p>● NaOH concentrado - 100%.</p><p>● Indicador ácido/base - fenolftaleína.</p><p>● Padrão primário - Biftalato de Potássio</p><p>● Vinagre</p><p>1. Preparo e titulação de NaOH</p><p>Pesou-se 1,2 g de NaOH que fora transferido para um béquer de 50,00 mL onde</p><p>foi dissolvido com água destilada, após a dissolução total do sólido, transferiu-se a</p><p>solução para um balão volumétrico de 250,00 mL que teve seu volume completado</p><p>com água destilada até a marca indicadora. Agitou-se o balão volumétrico para</p><p>homogeneizar a solução.</p><p>Retirou-se uma alíquota da solução de NaOH (qualitativamente) que fora</p><p>transferida para uma bureta de 25,00 mL cujo menisco foi aferido.</p><p>Pesou-se 0,370 g de uma solução padrão de biftalato de potássio, que fora</p><p>transferida para um erlenmeyer de 125,00 mL, adicionou-se à solução de biftalato</p><p>de potássio 10,00 mL de água destilada e 3 gotas de solução alcoólica de</p><p>fenolftaleína.</p><p>Realizou-se a titulação da solução de biftalato de potássio com a solução de</p><p>NaOH até o ponto de viragem. Anotou-se o volume da solução de NaOH</p><p>utilizado.Experimento realizado em triplicata.</p><p>2. Titulação de ácido acético com indicador Fenolftaleína</p><p>Foi transferido com uma pipeta volumétrica automática 2,00 mL da amostra de</p><p>vinagre para um erlenmeyer de 125,00 mL. Diluiu-se com aproximadamente 20,00</p><p>mL de água destilada e adicionou-se 3 gotas do indicador fenolftaleína. Efetuou-se a</p><p>titulação adicionando a solução de NaOH até a mudança de cor de incolor para rosa</p><p>e anotou-se o volume gasto. Esse procedimento foi realizado em triplicata.</p><p>Resultados e discussão</p><p>Inicialmente calculamos por regra de três a massa de NaOH 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 NaOH (40 g/mol) o resultado obtido foi de 1,2 g.</p><p>Para a segunda parte do experimento, na padronização dessa solução básica</p><p>preparada, precisou-se de uma quantidade de um padrão primário (Biftalato ácido</p><p>de Potássio) para a realização da titulação.Repetindo o mesmo processo como o</p><p>feito inicialmente encontramos para a massa 0,370 g de biftalato e utilizando sua</p><p>massa molar (204,22 g/mol) o resultado da quantidade de mols obtido foi de 0,0018</p><p>mol.Portanto, afirmando, arbitrariamente, que o volume de solução ácida, a 0,120</p><p>mol/L, para ocorrer a neutralização da base, advinda da interação do padrão</p><p>primário com a água, seria de 15mL. Na tabela 1 estão apresentados os resultados</p><p>do experimento com a concentração, desvio padrão e erros.</p><p>Tabela 1 :Titulação de NaOH com biftalato.</p><p>Amostra Massa de biftalato Volume de NaOH</p><p>(±0,05)</p><p>Concentração de</p><p>NaOH</p><p>1 0,370 16,2 0,111</p><p>2 0,373 15,5 0,116</p><p>3 0,370 15,1 0,119</p><p>Média 0,371 15,6 0,115</p><p>Desvio Padrão 0,0017 0,453 0,004</p><p>Erro relativo 0,0045 0,029 0,035</p><p>O erro relativo da concentração é dado por:</p><p>Equação 5.𝐸</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, 115 ± 0, 004</p><p>.𝐸</p><p>𝐶</p><p>= 0, 030</p><p>Para o experimento 3 na determinação de ácido acético em vinagre temos na</p><p>tabela 2 os resultados da titulação e as concentrações que foi calculada utilizando a</p><p>equação 2 assim como o desvio padrão.</p><p>Tabela 2 :Titulação de NaOH com vinagre.</p><p>Amostra Volume NaOH Concentração NaOH</p><p>1 11,4 0,0684</p><p>2 11,5 0,0690</p><p>3 11,9 0,0714</p><p>Média 11,6 0,0696</p><p>Desvio padrão 0,264 0,0016</p><p>Erro relativo 0,022 0,002</p><p>A média das concentrações diluídas de ácido acético foi de (0,0696 ± 0,0016)</p><p>mol/L, porém isso está em 20 mL de água destilada. Dessa forma, na amostra de 2</p><p>mL utilizada, obtemos:</p><p>CHac(d)* VHac (d)= CHac(real)* VHac(real)</p><p>0,0696 * 20 = CHac(real)* 2→ CHac(real)= 0,696 mol/L</p><p>Como a massa molar de ácido acético é de 60,052g/mol, sua concentração em</p><p>g/L é dada por:</p><p>C’Hac= CHac(real)* MMHac= 0,696 * 60,052 → C’Hac= 41,796 g/L𝑚𝑜𝑙</p><p>𝐿 𝑔</p><p>𝑚𝑜𝑙</p><p>Em termos de acidez, temos:</p><p>=34,83 g/L𝑤</p><p>1</p><p>=</p><p>𝑚</p><p>𝑖</p><p>𝑚</p><p>𝑇</p><p>* 100 𝑤</p><p>1</p><p>= 41,796</p><p>0,120 * 100 𝑤</p><p>1</p><p>Conforme o experimento 2 podemos observar que o Biftalato ácido de Potássio</p><p>possui uma relação estequiométrica de 1:1 com o NaOH de acordo com sua</p><p>estequiometria.</p><p>E isso pode ser visto no cálculo molar do Padrão primário, que</p><p>achado a quantidade molar de NaOH a ser utilizada (0,03mol/L) foi possível</p><p>encontrar a quantidade molar do padrão primário Biftalato ácido de Potássio (0,0018</p><p>mol/L). Contudo, mesmo com os cálculos realizados corretamente houve erros de</p><p>medições e aferições citados na conclusão, visto que o valor de concentração</p><p>esperado da solução básica era de 0,120mol/L, no entanto a concentração</p><p>encontrada foi de 0,115mol/L. Já no experimento 3 foi possível entender que o</p><p>processo de titulação, juntamente com os cálculos e as análises reacionais</p><p>resultaram em cerca de 40g/L de Ácido acético em vinagre (resultado da média das</p><p>medidas triplicadas), quantidade que, segundo o rótulo do vinagre utilizado, condiz</p><p>com o produto utilizado.</p><p>Conclusão</p><p>Concluímos assim que os resultados obtidos demonstram que o processo foi bem</p><p>realizado e que os produtos utilizados condizem com os seus respectivos rótulos,</p><p>para o experimento 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 0,115 mol/L o que indica que a preparação da</p><p>solução de uma Base forte (NaOH) sofreu erros aleatórios e sistemáticos e para o</p><p>experimento 3, a concentração encontrada de ácido acético no vinagre foi de 34,83</p><p>g/L, o que está bem próximo da quantidade esperada (cerca de 40 g/L).</p><p>Bibliografia:</p><p>1. Silva, R. R., Bocchi, N. & Rocha Filho, R. C. “Introdução à Química</p><p>Experimental”; 1ª. Ed., Ed. McGraw-Hill, São Paulo, 1990.</p>