Relatório 6 Misturas alcalinas

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Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ
Centro Tecnológico – CT
Instituto de Química - IQ
Aluna: Mariana Gomes
Disciplina: Química Analítica Quantitativa Experimental
Data do experimento: 25 de outubro de 2016
MISTURAS ALCALINAS
Introdução
O presente trabalho trata sobre a titulação de uma mistura alcalina de hidróxido de sódio e carbonato de sódio, que foi titulado com uma substância considerada padrão secundário (cuja concentração real é conhecida), para que, a partir da relação estequiométrica das duas substâncias, fosse possível calcular a concentração real da solução comum preparada. [1]
A titulação é o processo de adição de quantidades discretas de um determinado reagente, com o auxílio de uma bureta, no meio reacional para quantificar alguma propriedade. Como se pretendia encontrar a concentração das substâncias presentes na mistura, a titulação é um procedimento analítico do qual foram feitas medidas de volume, caracterizando as titulações volumétricas[2]. As titulações podem ser acoplada,quando se titula sequencialmente o conteúdo do erlemeyer apenas adicionando o segundo indicador, ou desacoplada, quando após a primeira titulação utiliza-se uma nova alíquota com segundo indicador[3]. Sendo os indicadores, para volumetria de neutralização, são substâncias orgânicas fracamente ácidas ou básicas, que mudam gradualmente de coloração dentro de uma faixa de pH relativamente estreita, chamada zona de transição, ou seja, sinalizam o ponto final da titulação. Comumente, o ponto final, isto é, o ponto onde se diz que as quantidades de titulante e titulado são equivalentes experimentalmente (é um parâmetro experimental)[4], foi identificado com o auxílio de indicadores fenolftaleína e alaranjado de metila. 
Objetivo
Determinar concentração e teor das bases em uma solução de soda caustica com uma mistura de NaOH e Na2CO3.
Cálculos
Dados
Os seguintes dados foram utilizados para os cálculos mostrados no item 3.2.
Tabela 1. Dados utilizados para os cálculos referentes ao preparo da solução deH3PO40,1M. 
	Grandeza
	Valor
	Molaridade do HClpadronizado
	0,1025 mol.L-1
	Massa molar de NaOH
	40,00 g.mol-1
	Massa molar de Na2CO3
	106,00 g.mol-1
	Concentração da solução de soda caustica
	5,0485g.L-1
	Volumes titulados usando fenolftaleína
	4,80 mL e 4,80 mL (média: 4,80 mL)
	Volumes titulados usando alaranjado de metila
	5,00 mL e 5,10 mL(média: 5,05 mL)
	Ka1de H2CO3
	4,3.10-7
	Ka2de H2CO3
	4,6.10-11
	pKa1
	6,4
	pKa2
	10,3
	Indicadores usados
	Alaranjado de metila e fenolftaleína
As seguintes reações de neutralização ocorreram na mistura:
(1)
(2)
Cálculospara a determinação do teor de NaOH e Na2CO3 na mistura
Verificar a separabilidade dos hidrogênios ionizáveis
Só se podem separar os hidrogênios ionizáveis se as constantes de acidez forem suficientemente diferentes para que se possa visualizar e perceber o ponto de viragem. A convenção matemática para esse requisito diz que a fração das constantes devem ser maiores ou iguais a 104, portanto:
Determinar do ponto de equivalência teórico
	A reação de neutralização de um ácido forte com uma base forte tem sempre o pH 7 em seu ponto estequiométrico, isto é, quando há a mesma quantidade de ácido e base no meio reacional. Neste caso, a espécie determinante do pH é o sal derivado da reação, que é um sal neutro.
	Já no caso de Na2CO3, após a reação ocorre a formação, como na equação 2, e hidrólise do ácido carbônico:
	
É possível encontrar o pH do ponto de equivalência do sal HCO3-, pelo seguinte cálculo:
Para o saber o pH em que o CO3= começa a hidrolisar, faz-se de acordo com o cálculo da constante de hidrólise:
Para o saber o pH em que se forma de vez o ácido carbônico, usa-se o cálculo da constante de hidrolise.
Portanto, temos o seguinte diagrama:
Para esta titulação, utilizou-se o seguinte diagrama:
	Isto significa que o volume da titulação com fenolftaleína é igual a x+y, enquanto o volume que corresponde ao alaranjado de metila é igual a x.
Assim, o volume de ácido que titulou com o alaranjado de metila foi igual a:
Sendo assim, o volume utilizado para reagir com a hidroxila é de:
Por fim, o volume utilizado para reagir com o carbonato.
2.2.3. Determinação da molaridade das espécies envolvidas na mistura
	Segundo a equação 1, assim os coeficientes estequiométricos do ácido e da base são iguais à 1 ou seja é necessário 1 mol de NaoH para neutralizar 1 mol do ácido. Logo, obtiveram-se os seguintes cálculos:
	Convertendo esse valor para grama por litro.
	Segundo a equação 2, obtiveram-se os seguintes resultados.
	Convertendo esse valor para grama por litro.
2.2.4. Determinação do teor das espécies envolvidas na mistura
	Considera-se que a concentração da solução de soda caustica dada no frasco como cem porcento e, portanto, o teor de NaOH e Na2CO3 é igual a:
Resultados e discussão
	
No presente experimento, aparentemente, não houve muitos erros durante a prática. No entanto, os possíveis erros estão associados à tomada de alíquota e leitura de bureta, devido ao efeito de paralaxe. Mesmo assim nada disso é claramente observado nos cálculos cuja discrepância do valor desejado par ao valor obtido foi mínima. Também se pode ressaltar o erro associado a diferença entre o ponto de equivalência (teórico) e o ponto final (experimental), no entanto esse erro também é mínimo. Veja-se, o ponto de equivalência da reação com NaOH se dá em pH 7 e a do Na2CO3 é em pH 11,67; pH 8,35 e pH 3,68 . Enquanto os indicadores tem seus pontos de viragem em 8,2-10,0, para a fenolftaleína e 3,1-4,4 [4] para o alaranjado de metila. Com isso é possível visualizar a discrepância ente o ponto estequiométrico e o ponto final. Mas sabe-se que essa diferença de volume na titulação é muito pequena e pode ser desconsiderado.
Portanto, é visível as vantagens do método, como a simplicidade e robustez, a precisão, o preço e a rapidez das reações permitindo que seja feito várias análise ao dia. Mesmo utilizando equipamentos mais preciso e automáticos que utilizam o pH para determinar o ponto final, o método ainda é simples.
Conclusão
Como proposto, o objetivo foi alcançado sendo possível a determinação da concentração e teor do NaOH e Na2CO3. A titulação acoplada mostrou-se um procedimento fácil de ser realizado e os teores de NaOH, 36,9%, e de Na2CO3, 10,8%, foram obtidos sem aparentes erros da prática. 
Referências
[1] RODRIGUES, Lucas.Preparação e Padronização de Soluções. Química suprema.Disponível em <http://www.quimicasuprema.com/2015/05/preparacao-e-padronizacao-de-solucoes.html> Acesso em 25 de setembro de 2016.
[2] BACCAN N., DE ANDRADE J.C, GODINHO O.E.S, BARONE J.S. - Química Analítica Quantitativa Elementar, 3ª Edição, Brasil: Edgard Blucher, 2001.
[3] VALE,Daniella L./ BARBOZA, Rodolfo S., Apostila de Química Analítica Quantitativa Experimental, p. 40-46, Ilha do Fundão, RJ, 2016.
[4]VALE,Daniella L./ BARBOZA, Rodolfo S., Apostila de Química Analítica Quantitativa Experimental, p. 25-30, Ilha do Fundão, RJ, 2016.
[5] FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Indicadores ácido-base. Mundo Educação. Disponível em<http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/indicadores-acido-base.htm> Acesso em 25 de setembro de 2016.