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QUÍMICA GERAL (QFL0137) RELATÓRIO DA EXPERIÊNCIA 6: TITULAÇÃO DE PRODUTOS COMERCIAIS ANDRÉ RICARDO HENRIQUES SILVA (10353692) ARTHUR Y. KOKETSU (10353688) LUCIANO M. B. SANTOS (5126503) ROBSON OLIVEIRA (10321779) PROFESSOR: PEDRO VIDINHA RESUMO Neste experimento, foi utilizado um processo denominado titulação com o objetivo de determinar a concentração molar de duas substâncias, amônia e ácido acético, em dois produtos de uso caseiro. A titulação consiste basicamente em neutralizar o ácido ou a base presentes na substância cuja molaridade se deseja determinar com uma base ou ácido de concentração conhecida. O que se faz é gotejar a substância titulante na substância desconhecida até que, com a utilização de um indicador (substância que muda de cor dependendo do pH), seja possível identificar o ponto de equivalência ou de viragem que é o instante em que todo ácido ou toda a base foi neutralizada. I. INTRODUÇÃO A titulação é um procedimento extremamente importante na determinação de concentrações de soluções desconhecidas. Seu princípio básico consiste em adicionar lentamente um ácido, por exemplo, de concentração conhecida a uma base cuja concentração se quer determinar. Conforme descrito por [1, p. 90], o volume da base é transferida a um Erlenmeyer com uma pipeta e, portanto, seu volume é conhecido com certa precisão. O ácido, chamado de titulante, é acrescido vagarosamente através de uma bureta. O ácido reage então com as hidroxilas da base em uma reação de neutralização. Quando toda a base for neutralizada, os hidrônios do ácido começam a ficar em excesso. Se inicialmente for adicionado uma substância capaz de indicar tal alteração1 pela alteração da cor da solução pode-se identificar o exato momento em que ocorre o ponto de viragem, ou ponto de equivalência, que nada mais é do que a situação em que há um equilíbrio químico tal que a razão estequiométrica da reação é obedecida. A mesma ideia pode ser aplicada na identificação da concentração de um ácido, mas, para isso, deve-se utilizar como titulante uma base de concentração conhecida. A. Tipos de titulação 1. Ácido Forte-Base Forte Uma característica importante de uma titulação é a sua curva de pH que dá o comportamento do pH da solução à medida que a titulação se desenvolve. [2, p. 516] 1 Um indicador é uma substância que tende a alterar sua cor conforme o pH. Figura 1: Curvas de pH. À esquerda, uma curva de pH ácido forte-base forte; à direita, uma curva de pH ácido fraco-base forte. Em uma titulação ácido forte-base forte, o pH cai lentamente no início, mas à medida que se aproxima do ponto de viragem, o pH tem uma queda abrupta. É neste ponto que há mudança da cor do indicador e, portanto, encerra-se a titulação. 2. Ácido Forte-Base fraca e Ácido Fraco-Base Forte Neste tipo de titulação, o ponto de viragem não acontece exatamente quando o 7pH e, ainda que haja mudança perceptível, ela não é tão repentina quanto na titulação ácido forte-base forte. B. Indicadores Ácido-Base Uma das maneiras de determinação do pH é a utilização de um medidor de pH que consiste no uso de um eletrodo capaz de medir a concentração de 3H O . O modo mais simples, porém, baseia-se no uso de uma substância que tende a alterar sua cor em função do pH. Tal substância se denomina indicador ácido-base. Esta alteração de cor se dá porque o indicador é um ácido fraco (HIn) que, em 7pH tem uma determinada cor e em pH básico possui cor diferente. A reação que descreve o equilíbrio químico do indicador é: ( ) 2 ( ) 3 ( ) ( )aq l aq aqHIn H O H O In E a constante de equilíbrio KIn: 3[ ][ ] [ ] In H O In K HIn No momento em que ocorre o equilíbrio, a concentração dos íons In- é igual à concentração de HIn e, portanto, 3[ ]InK H O ; ou seja, InpK pH . A variação de cor ocorre em 1InpK pH . A escolha conveniente de um indicador depende do ponto de viragem da substância em análise. Por exemplo, a fenolftaleína é apropriada para titulações com ponto de viragem próximo de 9pH . Já o alaranjado de metila é útil em 4pH e o verde de bromocresol, 5pH . Figura 2: Escolha do indicador. [2, p. 517] II. DESCRIÇÃO EXPERIMENTAL Para o processo de titulação, foi montado o seguinte aparato: Figura 3: Esquema utilizado para titulação.2 Como pode ser visto na ilustração acima, foi utilizada uma bureta para adicionar paulatinamente um ácido ou uma base de concentração conhecida a um Erlenmeyer contendo o volume da amostra com a base ou o ácido de concentração desconhecida. 2 Retirado de http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/titulacao-acido-base.htm. III. DISCUSSÃO A. Determinação da concentração de amônia em um produto de limpeza Com uma pipeta, foram adicionados 5 mL de um produto de limpeza3, que tem em sua composição certa quantidade de amônia, a cerca de 20 mL de água. Acrescentou-se ainda três gotas de um indicador ácido-base (verde de bromocresol)4. Em seguida, esta mistura foi titulada com ácido clorídrico. Foram necessários 0,8 mL de HCl (0,011mol/L) para alcançar o ponto de viragem. De acordo com a equação para tal reação química: 3 4HCl NH NH Cl De modo que, para cada mol de HCl é consumido um mol de amônia. Se foram utilizados 0,8 mL de HCl, então: 60,0008 L 0,011 mol/L 8,8 10 moles Isto significa que, na primeira titulação realizada, a concentração da amônia é: 68,8 10 moles 0,00176 mol/L 0,005 L Os dados de ambas titulações encontram-se na tabela abaixo. 3 O princípio ativo é cloreto de alquil dimetil benzil amônio. 4 Cuja faixa de pH de viragem é de 3,8 a 5,4. Tabela 1: Resultados para a titulação do desinfetante. Titulação 1 Titulação 2 Amostra (mL) 5 5 HCl titulado (mL) 0,8 0,7 Número de moles 68,8 10 67,7 10 Concentração amônia (mol/L) 31,76 10 mol/L 31,54 10 mol/L Considerou-se, portanto, a média aritmética das concentrações encontradas. 31,65 10 mol/L No rótulo do produto, consta a informação de que há 0,15 % de amônia em sua composição. Isto significa que, dos 5 mL utilizados na experiência, 0,0075 mL devem ser amônia. O que leva a uma massa de 0,004 g e, portanto, a uma concentração esperada de 0,06 mol/L.5 B. Determinação da concentração de ácido acético em um produto de limpeza Diluiu-se 5 mL de vinagre6 em 20 mL de água destilada. À mistura, foram adicionadas três gotas de fenolftaleína e titulada com hidróxido de sódio (0,096 M). A equação que descreve tal reação é dada por: 3 2 ( ) ( ) 3 2( ) 2 ( )aq aq aq lCH CO H NaOH NaCH CO H O Este processo foi realizado duas vezes e os dados obtidos podem ser vistos na tabela seguinte: 5 Considerando a densidade da amônia líquida 0,578 g/mL. 6 Foi utilizado Vinagre da marca Castelo. Tabela 2: Resultados para a titulação do vinagre. Titulação 1 Titulação 2 Vinagre (g) 4,803 ± 0,001 4,818 ± 0,001 NaOH titulado (mL) 36,2 ± 0,1 37,1 ± 0,1 Número de moles 33,48 10 33,56 10 Massa de ácido acético (g) 0,21 ± 0,02 0,21 ± 0,02 de ácido acético da amostra MassaMassa x 100% 4,4 ± 0,4 % 4,4 ± 0,4 % Média 4,4 ± 0,4 % Obtém-se o número de moles utilizado na titulação pelo produto entre o volume de NaOH utilizado e sua concentração molar. E, com este valor, é possível determinar a massa de ácido acético presente na amostra, visto que, sabemos a razão estequiométrica da reação. O valor obtido (4,4%) concorda com o dado informado pelo fabricante do vinagre (4%). Devido às eventuais influências de natureza sistemática pode-se considerar que o excesso é razoável e perfeitamente explicável pelas incertezas do procedimento. C. Demais dados obtidos Na Tabela 3, são apresentados os dados obtidos por outros grupos. A maioria usou vinagre de marca Castelo de modo que a média total dá uma boa ideia da concentração de ácido acético presente em tais produtos e estão, portanto, de acordo com a informação fornecida no rótulo. Tabela 3: Dados obtidos por outros grupos. Produto com amônia Vinagre Grupo Marca Concentração (mol/L) Marca Percentual 1 Sanol Citronela 0,00176 Castelo 4,39 2 Sanol V8 0,02167 Castelo 4,45 3 Limpa Vidros Carrefour 0,02409 Carrefour 4,90 4 Vanish Resolv White 0,012 Castelo 4,23 5 Mr Músculo (vidros e superfícies) 0,066 Castelo 4,21 6 Mr. Músculo (limpa vidro) Castelo 4,38 7 Limpa Vidros Carrefour 0,02255 Castelo Limão 4,23 8 Sanol V8 0,03117 Castelo 4,08 9 Limpa Vidros Qualitá 0,0262 Castelo 4,25 10 Limpa Vidros Carrefour 0,02321 Castelo 4,2 11 Limpa Vidros Qualitá 0,02519 Toscano 4,29 12 Limpa Vidros Qualitá 0,03355 Castelo 4,1 13 Limpa Vidros Qualitá 0,0259 Castelo (vinho tinto) 4,39 14 Limpa Vidros Qualitá 0,03674 15 Vanish Resolv White 0,015 Castelo 4,29 16 Sanol V8 0,0209 Castelo maçã 4,398 17 Worker Multiuso 0,00517 Castelo 4,13 Média 0,02578 4,28 Quanto aos produtos usados como desinfetante, percebe-se uma maior variabilidade nos dados em função da marca. Todos possuem amônia em suas composição, exceto o Mr. Músculo. Tabela 4: Concentração de amônia média por produto. Marca Média (mol/L) Desvio padrão (mol/L) Sanol V8 0,026 0,007 Carrefour 0,023 0,008 Qualitá 0,028 0,004 Dentre os que têm amônia, o que apresentou menor valor médio foi o produto do Carrefour e foi também o produto que teve maior variabilidade. Vale ressaltar que a concentração de amônia no produto Sanol Citronela, analisado por este grupo, foi bem inferior (0,00176 M) aos demais. Uma das hipóteses para tamanha discordância é a influência da citronela visto que a concentração média dos grupos que usaram Sanol V8 foi mais próximo do valor esperado de 0,06 M. D. Uso do indicador Na titulação para encontrar a concentração de amônio, foi utilizado um indicador chamado verde de bromocresol e, para encontrar o ácido acético, fenolftaleína. Cada indicador possuiu um "intervalo de viragem" de maneira que deve ser escolhido de modo apropriado dependendo da substância em análise. Por exemplo, no caso do verde de bromocresol, o ponto de viragem se dá em torno de pH = 5. Também poderia ser utilizado o alaranjado de metila que tem ponto de viragem por volta de pH = 4. Neste caso, convém considerar as cores de cada indicador porque dependendo da reação este fator pode ser um empecilho na hora de titular. IV. CONCLUSÃO Nesta experiência, foi aplicado um método de volumetria muito importante com o objetivo de encontrar a concentração de amônio e ácido acético em dois produtos comerciais. O procedimento se mostrou bastante útil visto que resultou em dados com boa aproximação dos percentuais indicados pelo rótulo. No caso do ácido acético, houve boa concordância com o valor de referência sendo que o erro relativo foi inferior a 10 %. Já para o amônio, a concentração obtida se distanciou significativamente do valor rotulado. Comparando com o valor médio obtido pelos demais grupos, inferiu-se que tal discrepância pode ter explicação no fato de que o produto utilizado por este grupo difere dos demais que também usaram Sanol por conter citronela e que esta talvez tenha provocado a alteração do consumo de HCl o que, portanto, implicou na interpretação equivocada da concentração de amônio. V. REFERÊNCIAS 1. RUSSEL, J. B. Química Geral. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, v. I, 1994. 2. ATKINS, P. W.; JONES, L. Chemistry: Molecules, Matter and Change 4° ed. New York: W. H. Freeman, 1999. 3. FELTRE, R. Química. 6. ed. São Paulo: Moderna, v. 2, 2004. 4. STEFFENS, A. H. Dissertação Para Obtenção Do Título De Mestre Em Engenharia E Tecnologia De Materiais. Porto Alegre: [s.n.], 2010. 5. EXTRA. Extra, 2017. Disponivel em: <http://www.deliveryextra.com.br/produto/231971/pre--- lavagem-vanish-resolv-white-500ml>. Acesso em: 01 Junho 2017. 6. AÇUCAR, P. D. Pão de açucar, 2017. Disponivel em: <https://www.paodeacucar.com/produto/303033/limpador-desengordurante-para-cozinha-total-mr- musculo-limao-aparelho-500ml>. Acesso em: 01 Junho 2017. 7. EDUCAÇÃO, M. Mundo Educação, 2017. Disponivel em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/titulacao-acido-base.htm>. Acesso em: 01 Junho 2017.
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