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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ IFCE CAMPUS MARACANAÚ LICENCIATURA EM QUÍMICA ALONSO DE OLIVEIRA ADRIANO VICTOR REINALDO DE OLIVEIRA PREPARO DE SOLUÇÃO TAMPÃO MARACANAÚ 2025 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ IFCE CAMPUS MARACANAÚ LICENCIATURA EM QUÍMICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA PROFESSORA: CAROLINE DE GOES SAMPAIO PREPARO DE SOLUÇÃO TAMPÃO EQUIPE: Alonso de Oliveira Adriano Victor Reinaldo de Oliveira MARACANAÚ 2025 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO...................................................................................................... 1 2 OBJETIVO............................................................................................................. 2 3 MATERIAIS UTILIZADOS................................................................................. 2 4 REAGENTES UTILIZADOS................................................................................ 2 5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL............................................................... 3 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................... 3 7 CONCLUSÃO........................................................................................................ 5 8 REFERÊNCIAS...................................................................................................... 6 1 1 INTRODUÇÃO As soluções tampões são misturas que possuem a capacidade de resistir de forma persistente as variações de pH mesmo quando são adicionadas pequenas quantidades de base ou ácido. Podemos perceber essa característica na solução tampão que possui na sua composição a amônia (NH₃) e cloreto de amônio (NH₄Cl). Nesse sistema, a amônia irá atuar como uma base fraca por causa da presença da água, formando o hidróxido de amônia (NH₄OH), enquanto o cloreto de amônio libera o seu cátion conjugado, o íon amônio (NH₄⁺), que é um ácido fraco. Logo, eles conseguem estabelecer juntos um equilíbrio químico que mantém o pH das soluções relativamente constante em condições normais. Esse tipo de tampão é extremamente eficiente em meios que apresentam um pH de natureza básica, além disso abrange vários tipos de análises em laboratórios e processos industriais, onde é necessário regular o pH com precisão. Como exemplo: auxilia como um meio de suporte em titulações ácido-base, frequentemente quando se trabalha com bases fracas, e no uso de separação de íons, como é visto na precipitação seletiva de íons metálicos. Nessas situações o pH precisa ser monitorado e controlado, fazendo com que esse tampão seja crucial. Outro ponto a ser destacado em relação aos tampões, é que alguns micro-organismos com as bactérias e os fungos conseguem se desenvolver melhor em ambientes com o caráter levemente alcalinos. Sendo assim, o tampão NH₃/NH₄Cl pode ser aplicado em meios de cultura para manter o pH estável dentro de uma faixa de 9 a 11, mantendo a existência de algumas enzimas, e consequentemente favorecendo o crescimento de alguns micro-organismos. A solução tampão funciona da seguinte forma: se for adicionado um ácido (H⁺) à solução, ele reage com a base NH₃ formando NH₄⁺, caso for adicionada uma base (OH⁻) à solução, ela reage com NH₄⁺ formando NH₃ e água. 2 2 OBJETIVO • Produzir uma solução que possua a característica de resistir às mudanças drásticas do pH, quando for acrescentado ácido ou base. • Observar os fenômenos das reações físico-químicas dentro da solução tampão, e pesquisar sobre os seus usos dentro da área da química. 3 MATERIAIS UTILIZADOS • Pipeta graduada de 1 mL; • Pipeta graduada de 10 mL; • Pisseta; • Béquer de 50 mL; • Balão volumétrico de 100 mL. 4 REAGENTES UTILIZADOS • HCl - 1,0 mol/L; • NH3 – 0,01 mol L-1; • NH4Cl – 1 mol L-1; • HCl – 12 mol L-1. 3 5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL A solução tampão de NH₄⁺/NH₃ foi preparada em um balão volumétrico de 100 mL. Iniciou-se o procedimento pesando-se, em um béquer limpo e seco, 0,5356 g de cloreto de amônio (NH₄Cl), valor correspondente a concentração desejada de 0,10 mol·L⁻¹ em 100 mL de solução. Em seguida, adicionou-se uma pequena alíquota de água destilada ao béquer para dissolver o NH₄Cl. A solução foi então transferida integralmente para o balão volumétrico de 100 mL. Depois, introduziu-se ao balão 0,14 mL de NH₄OH 29%, quantidade fornecedora teórica de NH₃ livre, medida diretamente com pipeta graduada de 2 mL. Concluída essa etapa, completou-se o volume do balão até a graduação de 100 mL com água destilada. A solução tampão foi, então, homogeneizada por inversões controladas (cerca de 10 inversões completas), evitando agitações violentas que pudessem gerar formação de espuma ou contaminação por respingos. O pH da solução foi calculado pela equação de Henderson–Hasselbalch resultando em pH teórico de 8,28. 𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log 10 ( [𝐴−] [𝐻𝐴] ) Essa disparidade foi atribuída a fatores como pequenas imprecisões volumétricas na adição de NH₄OH, variações de temperatura ambiente e atividade iônica do sistema, não contemplados no cálculo teórico. Para avaliar a capacidade tamponante, foram adicionados 1,00 mL de HCl 1,0 mol·L⁻¹ diretamente ao balão volumétrico e posteriormente medido em pHmetro. 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES A medição inicial do pH da solução tampão NH₄Cl/NH₄OH resultou em 8,45, valor que se encontra ligeiramente acima do pH teórico de 8,28 calculado pela equação de Henderson– Hasselbalch para o sistema NH₄⁺/NH₃. Essa diferença de 0,17 pode ser explicada por diversos fatores experimentais. Primeiramente, a concentração efetiva de NH₃ na solução pode ter sido um pouco maior do que a projetada, seja por pequenas imprecisões no volume de NH₄OH medido (0,14 mL) ou pela atividade iônica do meio, que não é considerada na forma simplificada da equação. Além disso, a temperatura ambiente pode ser diferente da temperatura padrão (25 °C) utilizada para determinação de pKₐ, provocando ligeiro deslocamento no 4 equilíbrio ácido-base. Adicionalmente, a calibração, ainda que adequada, pode sofrer pequenas derivações devido ao envelhecimento das soluções-tampão-padrão ou à contaminação microbiana do eletrodo, fenômenos comuns em laboratório prático. Ao submeter o tampão à adição de 1,00 mL de HCl 1,0 mol·L⁻¹, introduziu-se 0,001 mol de íons H⁺ na solução de 100 mL, o que, em um sistema ideal, provocaria variação de pH diretamente relacionada à capacidade tamponante. A leitura após homogeneização indicou pH = 7,13, resultando em ΔpH = –1,32. Esse valor de variação, embora significativo, demonstra que o tampão resistiu parcialmente à acidificação: sem o sistema conjugado, a adição de HCl provocaria queda muito mais pronunciada. Tabela 1: pH das soluções tampão de ácido acético/acetato. Solução [CH3COONa] [CH3COOH] pH teórico pH medido pH A 0,01 0,10 3,74 3,50 - 0,67 B 0,50 0,50 4,74 4,91 - 0,02 C 0,10 0,01 5,74 5,61 - 0,27 Fonte: Autores (2025). Tabela 2: pH das soluções tampão de amônia/amônio. Solução [NH4Cl] [NH3] pH teórico pH medido pH D 0,01 0,10 10,25 10,04 - 0,27 E 0,50 0,50 9,25 9,82 - 0,02 F 0,10 0,01 8,28 8,54 - 1,32 Fonte: Autores (2025). Comparando-se com sistemas tampão clássicos — como acetato/ácido acético em concentrações semelhantes — o tampão NH₄Cl/NH₄OH apresenta pH mais elevado e mostra- se menos resistente a variações ácidas quando a proporção de base fraca é reduzida. A prática evidenciou, ainda, a importância de considerar a influência da atividade iônica, temperatura e precisão volumétrica nos cálculos teóricos, ressaltandoque a equação de Henderson– Hasselbalch fornece estimativas que devem ser validadas experimentalmente. Esses resultados corroboram o entendimento de que, embora simples, os tampões de NH₄⁺/NH₃ podem ser úteis em sistemas biológicos e industriais, desde que suas limitações de capacidade sejam respeitadas no projeto das soluções. 5 7 CONCLUSÃO A prática de preparação de soluções tampão se mostrou fundamental para a compreensão dos conceitos envolvidos no equilíbrio ácido-base e na resistência de um sistema às variações de pH. Ao realizar experimentalmente a montagem de um tampão do tipo base fraca/sal conjugado, foi possível visualizar de forma concreta como a proporção entre os componentes influencia a estabilidade do meio frente à adição de ácidos fortes. Além disso, a atividade reforçou a importância do controle preciso na manipulação de reagentes, no preparo de soluções e na medição de variáveis como o pH, aspectos essenciais para a atuação em laboratórios de Química Analítica. Essa experiência contribui significativamente para a formação crítica e técnica dos estudantes, preparando-os para aplicações futuras em contextos acadêmicos, industriais e de pesquisa. 6 REFERÊNCIAS OLIVEIRA. Juliene, T. Roteiro de Práticas: Laboratório de Química Analítica. P.29, Ano 2020. ARAÚJO. Wescley. S. A Análise de Ânions. Relatório de pesquisa. P. 01. Ano 2018. SKOOG, D. A, WEST, D. M., HOLLER, F. J., CROUCH, S. R. Fundamentos de Química Analítica, Editora Thomson, tradução da 8ª edição, 2006. BOLLER, Christian; BOTH, Josemere; SCHNEIDER, Ana Paula Helfer. Química analítica quantitativa. Porto Alegre: SAGAH, 2018 DIAS, S. L. P. et al. Análise qualitativa em escala semimicro. 1. ed. Porto Alegre: Bookman, 2016.