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Universidade Federal do Rio de Janeiro Preparo e padronização de solução de NaOH Experiemento I Química Analitica Experiemntal II Código: IQA243 Aluna: Sarah Amaral Braz Barcellos Luiz Professora: Zélia Rio de Janeiro 27/março/2017 2 1 – Introdução Existem diversas técnicas laboratoriais utilizadas para analisar de forma quantitativa uma amostra, dentre elas está a utilizada neste experimento: a volumetria. A volumetria é uma técnica analítica baseada na medida exata do volume de uma solução conhecida necessária para reagir completamente com o constituinte desejado da amostra. Uma analise volumétrica amplamente utilizada é a titulação, que consiste em um procedimento em que uma solução padrão é adicionada lentamente a uma solução de um analito até a reação entre os dois se complete. O reagente de concentração conhecida é conhecido como titulante e a substância sobre a qual se titula é conhecida como titulado. A reação é considerada completada quando a quantidade adicionada de titulante é quimicamente equivalente a quantidade da titulado e esse é chamado o ponto de equivalência, no entanto, na pratica existe um ponto no qual ocorre uma mudança fisica na amostra (geralmente, graças a um indicador) associada às condições de equivalencia denominado ponto final, que pode diferir um pouco do ponto de equivalência. Além dos conceitos apresentados, é importante discorrer sobre a solução padrão. Essa deve ter a concentração exatamente conhecida, por isso uma solução padrão ideal, denominada padrão primário deve ser de fácil obtenção, purificação, secagem e preservação em estado puro, permanecer inalterada ao ar durante a pesagem, durante a estocagem, a composição do padrão deve permanecer invariável dentre outras características, sendo assim, soluções que serão usados como titulantes e não possuerem tais caracteísticas devem ser padronizadas, ou seja, ter sua pureza estabelecida por titulação e que servirão posteriormente como referência para analises e para os cálculos, Dentre as varias titulações existentes há titulação ácido-base, na qual o ponto de equivalência se dá pelo equilibrio ácido-base. 2 – Objetivo Preparar uma solução de NaOH aproximadamente 0,1000 M e padronizar a solução preparada com uma solução padrão primário de biftalato de potássio. 2 – Material e Método 2.1. Material o Proveta de 1000 ml o Frasco de plástico o Bastão de vidro o Funil de líquidos o Bureta de 25,00 ml o Pipeta volumétrica de 5,00 ml o Garra para bureta o Suporte Vertical o Erlenmayer de 250 ml o Proveta de 10 ml 2.2 Métodos 2.2.1 Preparo da solução de NaOH 3 Adicionou-se aproximadamente 250 ml de água destilada em uma proveta de 1 litro previamente lavada com água deionizada. Calculou-se o volume necessário para fazer 500 ml de um solução 0,1000 M de NaOH a partir de uma solução de NaOH previamente feita. Retirou-se o volume calculado de 4,0 ml com o auxilio de um proveta de 10 ml e transferiou-se para a proveta de 1 L que já continha a água destilada. Completou-se o volume com água destilada até a marca de 1 litro e homogeneizou-se a solução com o auxilio de um bastão de vidro. Transferiu-se com auxilio de um funil a solução para um frasco de plástico previamente lavado. 2.2.2 Padronização da solução de NaOH Encheu-se a bureta, previamente lavada (por 3 vezes) e rinsada, com a solução feita e armazenada de NaOH. Transferiu-se uma alíquota de 5,00 ml da solução de padrão primário 40,8522 g/L, com auxilio de uma pipeta volumétrica, para um erlenmeyer de 250 ml. Acrescentou-se aproximadamente 40 ml de água destilada e duas gotas de fenolftaleína como indicador. Titulou-se a solução de biftalato com a solução de NaOH até a viragem do indicador de incolor para um rosa muito claro. Anatou-se o volume do ponto final e repetiu-se a analise. 3 – Dados, calculos e resultados Cálculo da solução de NaOH previamente feita Preparo: Molaridade = M = M= 12,5000 mol/ L Ci x Vi = Cf x Vf 12,50M x Vi = 0,10M x 500 ml Vi= 4,00 ml Padronização: Reação: Tabela da titulação (NaOH x Bift.) 4 Replicata Volume de NaOH usado 1 9,80 ml 2 9,90 ml Média 9,85 ml Dados : Peso molar Biftalato: 204,22g/mmol Concentração Bif.= (40,8522g/L) Ka2 : 3,1 x 10-6 Indicador : Fenolftaleína, faixa de viragem pH 8 – 10, mudança de incolor para rosa Concentração de Biftalato MBif = .: MBif = 0,2000 mol/L CNaOH x VNaOH = CBif. x VBif. CNaOH x 9,85 = O,2000 x 5,00 CNaOH = 0,1015 mol/L Curva de Calibração teórica Considerando-se: - Concentração de NaOH = 0,1000 mol/L -Ka do Biftalato de potássio = 3,1 x 10-6 - Volume de Biftalato de potassio = 5,00 ml - Concentração de Biftalato de Potássio = 0,2000 mol/L 1) Antes da adição de NaOH Ka2 = .: 3,1 x 10-6 = Obs: Quando Concentração menor que 1000 vezes o Ka, o (x) torna-se desprezível Logo, X = 7,8740 x 10-4 M , então -log[H+] = pH = 3,10 2) Após adição de 5,00 ml de NaOH (ponto de semi neutralização) -n° de mmol de NaOH adicionados : 0,5 -n° de mmol de KHC8H4O4 = 1 KHC8H4O4 + NaOH = NaKC8H4O4 + H2O 1 – 0,5 0,5 1 KHC8H4O4 remanescente = NaKC8H4O4 formado Então Ka2 = [H+] .: pH = pKa1 = 5,51 3) Após adição de 9,90 ml de NaOH (nas imediações do PE) (Neste momento, considera-se que a concentração de H+ p resente é devida ao estado tamponado do biftalato de potássio. ) -n° de mmol de NaOH adicionados : 0,99 -n° de mmol de KHC8H4O4 = 1 5 [NaKC8H4O4] = = 0,06644 M [OH-] = = 6,711 x 10-3 Ka = [NaKC8H4O4] x [H+] / [KHC8H4O4] 3,1 x 10-6 = 0,06644 x [H+] / 6,711 x 10-3 [H+] = 3,135 X 10-7 .: pH= 6,50 4) Após adição de 10,00 ml de NaOH (No PE) [NaKC8H8O8] = = 0,0667 M Levar em consideração a hidrólise do sal [NaKC8H8O8] Kb = = = 3,23 x 10-9 Kb = .: X = [OH-] = 1,470 x 10-5 M pOH = 4,83 .: pH = 9,17 5) Após adição de 10,10 ml de NaOH -n º de mmol de NaOH adicionado = 1,01 -nº de mmol de KHC8H808 =1 [OH-] = = 6,622 x 10-4 M .: pOH = 3,17 .: pH =10,82 6) Após adição de 15,00 ml de NaOH (excesso de NaOH) -nº de mmol de NaOH adicionado = 1,5 -n de mmol de KHC8H8O8 =1 [OH-] = = 0,025M .: pOH = 1,60 .: pH = 12,39 Volume de NaOH pH 0,00 ml 3,10 5,00 ml 5,51 9,90 ml 6,50 10,00 ml 9,17 10,10 ml 10,82 15,00 ml 12,39 6 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 Volume de NaOH adicionado (ml) 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 pH Curva de calibração Curva de calibração teorica de NaOH 0,1000 mol/L contra Biftalato de Potássio 0,2000mol/L 4 – Discussão Sabe-se que o uma solução de NaOH não possui as características necessárias para ser uma solução padrão primário pois possui pouca estabilidade na sua forma sólida, devido a sua característica higroscópica, foi necessária a padronização com o biftalato (que é um padrão primário) tornando-a um padrão secundário. É relevante observar que o indicador utilizado, fenolfetaleína, contem em sua faixa de viragem (pH 8-10) o ponto de equivalência, no entanto, isso não é uma exigencia imprescindivelmente para ser um iondicador adequado para a titulação feita. Isto é explicado ao observar a curva de calibração teórica dos pontos, na qual observa-se que uma diferença de 0,01 ml já produz uma grande diferença no pH, isso se dá devido ao grande salto de pH na inflexão da curva. Sendo assim, o indicador deixa a solução incolor abaixo do pH 8 e rosa a cima do pH 10, essa faixa é compreendida no salto da curva, na qual a variação de volume é muito pequeno, considerando desprezível. A análise foi realizada em duplicata para que pudesseser feita uma média de modo a obter um resultado mais preciso, logo mais confiável. Apesar da flutuação de 0,10 ml entre as replicatas as mesmas estão em concordância, pois o erro pode ter ocorrido em função de erros sistemáticos do analista. 5) Conclusão Conclui-se, desta forma, que o objetivo proposto foi realizado de maneira eficaz, de modo que a solução de NaOH foi preparada e padroniza gerando o resultado da concentração 0,1015 mol/L de solução de NaOH de modo satisfatórios e permitindo uma relevante discussão sobre a técnica realizada. 7 6) Referências bibliográficas ALCÂNTARA, S.; CARNEIRO, G. S.; PINTO, M. L C. C. Química Analítica experimental II. 3ª revisão. Rio de Janeiro. Março de 2010. SKOOG – WEST – HOLLER – CROUCH - FUNDAMENTOS DA QUÍMICA ANALÍTICA- 2006
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