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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS APLICADAS PREPARO DE SOLUÇÕES PARTINDO DE UM DOS SOLUTOS SÓLIDOS (NaOH) E/OU SOLUTO AQUOSO (HCl) E DILUIÇÃO Relatório apresentado como parte das exigências da disciplina de química CEA031 pelos discentes: Alan Bruno da Silva Nunes Ana Laura Alves Rocha Gabriel Barbosa Figueiredo Silva Professora: DSc. Karla M. Vieira Técnico: Reginaldo J. M. Moreira João Monlevade – MG Julho 2016 SUMÀRIO 1.INTRUDUÇÃO.........................................................................................................04 2.OBJETIVOS............................................................................................................05 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL......................................................................05 3.1 PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES DADA A CONCENTRAÇÃO MOLAR.............05 A PARTIR DE UM SOLUTO SÓLIDO 3.2 PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES DADA A CONCENTRAÇÃO MOLAR.............06 A PARTIR DE UM SOLUTO AQUOSO 3.3 PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES POR DILUIÇÃO...............................................07 4.RESULTADO E DISCURSÕES ............................................................................09 4.1PRIMEIRO PROCEDIMENTO...........................................................09 4.2SEGUNDO PROCEDIMENTO...........................................................10 4.3TERCEIRO PROCEDIMENTO.................................................................................11 5.CONCLUSÃO....................................................................................11 Referências 1.Introdução Soluções são misturas homogêneas, isto é, sistemas que apresentam as mesmas propriedades físico-químicas em todos os pontos. O estudo das propriedades físicas, químicas e bioquímicas das soluções depende de dois tipos fundamentais de dados: dados qualitativos – aqueles que indicam quais são os componentes da solução; dados quantitativos – aqueles que mostram proporções entre os solutos e o solvente. Em outras palavras, tais dados referem-se à chamada concentração da solução. A concentração é a relação entre a quantidade de soluto e o volume da solução. É bastante óbvio que se colocarmos uma colher de chá de açúcar em um copo com água o resultado será menos doce do que se colocarmos uma colher de sopa de açúcar no mesmo copo com água. A primeira solução é menos concentrada que a segunda, ou seja, possui menos massa de soluto do que a segunda, para o mesmo volume de solvente. A diluição de soluções ocorre quando acrescentamos solvente (geralmente a água) a alguma solução, com isso o volume da solução aumenta e sua concentração diminui, porém, a massa do soluto permanece inalterada. A soda cáustica (NaOH – hidróxido de sódio) é, nas condições ambiente, um sólido branco bastante higroscópico (absorve a água presente no ar). Caracteriza-se por ser uma base de Arrhenius muito forte, portanto, é utilizada para neutralizar ácidos fortes ou tornar rapidamente alcalino um meio reacional, mesmo em poucas concentrações. As relações entre quantidade de soluto dissolvida em uma quantidade de solvente, ou seja, a proporção em que se encontram misturados os componentes da solução, é descrita por parâmetros/expressões que quantificam os sistemas em solução de diferentes formas De acordo com a quantidade de soluto dissolvido, podemos classificar as soluções: em saturadas (contêm uma quantidade de soluto dissolvido igual à sua solubilidade naquela temperatura, isto é, excesso de soluto, em relação ao valor do coeficiente de solubilidade, não se dissolve, e constituirá o corpo de fundo), insaturadas (contêm uma quantidade de soluto dissolvido menor que a sua solubilidade naquela temperatura) e supersaturadas ou instáveis (contêm uma quantidade de soluto dissolvido maior que a sua solubilidade naquela temperatura). Em Química, solução é o nome dado a dispersões cujo tamanho das moléculas dispersas é menor que 1 nanômetro. A solução ainda pode ser caracterizada por formar um sistema homogêneo (a olho nu e ao microscópio), por ser impossível separar o disperso do dispersante por processos físicos. O Ácido clorídrico (ácido muriático), HCl, é um ácido inorgânico e forte. Em solução, o H+ dele é facilmente ionizável ficando livre na solução, fazendo com que o pH desta seja muito baixo. O hidróxido de sódio não existe na natureza. É produzido industrialmente por meio de reações de eletrólise de soluções aquosas de cloreto de sódio (NaCl), conforme equação. Sua aparência é de um líquido incolor ou levemente amarelado. Altamente higroscópico, ou seja, absorve água da atmosfera, por isso o frasco deve permanecer bem vedado para não variar a sua concentração. Outro motivo para que o frasco permaneça fechado é que, em altas concentrações, o ácido exala vapores altamente irritantes para os olhos e nariz. 2.OBJETIVOS Preparar soluções a partir de solutos sólidos; Preparar soluções a partir de solutos aquosos; Efetuar cálculos estequiométricos envolvendo o preparo de soluções; Efetuar diluição de solução a partir de uma solução estoque; Identificar os componentes de uma solução; 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 3.1 PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES DADA A CONCENTRAÇÃO MOLAR A PARTIR DE UM SOLUTO SÓLIDO Preparar 100mL de uma solução aquosa de concentração 0,10 mol/L de Hidróxido de Sódio (NaOH). Material: Espátula; Vidro de Relógio; Béquer; Funil; Balão volumétrico de 100mL; Conta-gotas; Pisseta; Papel absorvente. Para a realização do experimento é necessário o cálculo da quantidade de soluto (NaOH) a ser dissolvida em água, para obtermos a solução esperada: 100mL de solução aquosa de concentração 0,10 mol/L de NaOH. CÁLCULOS A concentração desejada é de 0,10 mol/L, ou seja, em 100mL de solução deve haver 0,010 mol de NaOH. Segundo a regra de três: 0,10 mol ---> 1 L = 1000 mL 0,010 mol ---> 100 mL Massa Molar NaOH = 39,997 g/mol Através da massa molar, podemos calcular a massa de soluto que corresponde aos 0,010 mol necessários, segue a regra de três: 39,997g ---> 1 mol x ---> 0,010 mol x = 0,39997 = 0,4 g Logo, para conseguir a solução desejada, é necessário 0,4 gramas de NaOH mais quanto seja preciso de água destilada até completar 100mL de solução. Para isso, seguem os procedimentos: Primeiramente, todos os materiais devem estar devidamente lavados e secos; Colocar o vidro de relógio na balança, e utilizando-se da função tara, pesar a massa necessária de Hidróxido de Sódio (NaOH). Utiliza-se a espátula para auxiliar na pesagem; Colocar no balão volumétrico um pouco de água destilada; Acrescentar ao balão volumétrico o soluto (NaOH) , agitar e acrescentar água destilada até o menisco atingir a linha dos 100mL, primeiro com a pisseta depois com o conta-gotas. Tampar e homogenizar a solução invertendo várias vezes o balão de diluição. Assim, tem-se uma solução aquosa de concentração 0,10 mol/L de Hidróxido de Sódio (NaOH). 3.2 PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES DADA A CONCENTRAÇÃO MOLAR A PARTIR DE UM SOLUTO AQUOSO Preparar 100mL de uma solução aquosa de concentração 0,10 mol/L de Ácido Clorídrico (HCl). Material: Pipeta de 10mL; Funil; Béquer; Balão volumétrico de 100mL; Conta-gotas; Pisseta. Para a realização do experimento é necessário o cálculo da quantidade de soluto (HCl) a ser dissolvida em água, para obtermos a solução esperada: 100mL de solução aquosa de concentração 0,10 mol/L de HCl. CÁLCULOS A concentração desejada é de 0,10 mol/L, ou seja, em 100mL de solução deve haver 0,010 mol de HCl. Segundo a regra de três: 0,10 mol ---> 1 L = 1000 mL 0,010 mol ---> 100 mL Massa Molar HCl = 36,46094 g/mol Através da massa molar, podemos calcular a massa de soluto que corresponde aos 0,010 mol necessários, segue a regra de três: 36,46094 g ---> 1 mol x ---> 0,010 mol x = 0,3646094 g Contudo, a solução de ácido disponível em laboratório possui teor de 36-38% em massa de ácido puro. E densidade iguala 1,18 g/mL. Logo, para saber a quantidade real de solução necessária ao nosso experimento, seguem os cálculos: 0,3646094 g ---> 37% x ---> 100% x = 0,9854308108 g Densidade: 1,18 g ---> 1 mL 0,9854308108 g ---> y y = 0,8351108566 = 0,835 mL Logo, para conseguir a solução desejada, é necessário 0,835 mililitros de HCl mais quanto seja preciso de água destilada até completar 100mL de solução. Para isso, seguem os procedimentos: Primeiramente, todos os materiais devem estar devidamente lavados e secos; Medir o volume de soluto necessário com o auxilio de uma pipeta; Transferir o soluto ao balão volumétrico já conteno um pouco de água destilada; Acrescentar água destilada até o menisco atingir a linha dos 100mL, primeiro com a pisseta depois com o conta-gotas. Tampar e homogenizar a solução invertendo várias vezes o balão de diluição. Assim, tem-se uma solução aquosa de concentração 0,10 mol/L de Ácido Clorídrico (HCl). 3.3 PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES POR DILUIÇÃO Preparar 100mL de soluções de hidróxido de sódio, NaOH, de concentração 0,01 mol/L por diluição a partir da solução-mãe a 0,10 mol/L. Material: Pipeta; Pera; Funil; Balão volumétrico; Pisseta; Conta-gotas; Para a realização do experimento vamos utilizar a solução de NaOH a 0,1 mol/L que foi preparada na parte 3.1, primeiro retiramos 5mL dessa solução e adicionaremos H2O até que se complete 50mL dessa forma a concentração de 0,1 mol/L passará a ser 0,01 mol/L. CÁLCULOS A concentração desejada é de 0,01 mol/L, ou seja, em 50mL de solução deve haver 0,01 mol de NaOH. Segundo a regra de três: 50mL 0,01 mol/L X 0,1 mol/L X = 5mL 0,1mol/L Encontramos 5mL a 0,1mol/L isso quer dizer que, se pegarmos esse volume e adicionarmos H2O até alcançar um volume de 50mL teremos sua concentração 10 vezes menor, ou seja, teremos 50mL a 0,01 mol/L. 1. Primeiramente, todos os materiais devem estar devidamente lavados e secos; Retirar da solução-mãe o volume necessário com o auxilio de uma pipeta; Transferir a solução retirada para um balão volumétrico com graduação de 50mL; Acrescentar água destilada até o menisco atingir a linha dos 50mL, primeiro com a pisseta depois com o conta-gotas. Tampar e homogenizar a solução invertendo várias vezes o balão de diluição. Assim, tem-se uma solução aquosa de concentração 0,01 mol/L de Hidróxido de Sódio (NaOH). 4.RESULTADO E DISCURSÕES Observamos que ao homogeneizar os sistemas, o procedimento teve que ser repetido algumas vezes. Isso porque após a homogeneização a solução não alcançava mais a marca no balão volumétrico, tendo a necessidade de adicionar mais água deionizada até que o sistema não sofresse mais alterações. Além disso, como citado no procedimento experimental, percebemos que o número de moléculas para a diluição não será alterado, devido ao fato de que estamos usando um mesmo soluto e mudando apenas a concentração das soluções. Sendo assim, é possível determinar a massa ou volume tanto da solução mais concentrada quanto da diluída. Segue então os resultados obtidos: 4.1 PRIMEIRO PROCEDIMENTO: Preparo de 100 mL de uma solução aquosa contendo hidróxido de sódio (NaOH) a 0,10 mol/L de concentração. 0,10 mol 1000 mL x 100 mL x=0,010 mol Considerando a massa molar, calculamos a massa de soluto que corresponde aos 0,010 mol solicitados, conforme a regra de três: Massa Molar NaOH = 39,997 g/mol 39,997g 1 mol x 0,010 mol x = 0,39997 ≅ 0,4 g 4.2 SEGUNDO PROCEDIMENTO: Preparar 100mL de uma solução aquosa de concentração 0,10 mol/L de ácido clorídrico (HCl). Foi pedido uma concentração de 0,10 mol/L, que correspondem a 0,010mol/L em 100 mL. 0,10 mol 1000 mL 0,010 mol 100 mL Considerando a massa molar, calculamos a massa de soluto que corresponde aos 0,010 mol necessários, utilizando a regra de três abaixo. Massa Molar HCl = 36,46094 g/mol 36,46094 g 1 mol x 0,010 mol x = 0,3646094 g A solução de ácido disponível em laboratório possui teor de 36-38% em massa de ácido puro. A densidade do mesmo é igual a 1,18 g/mL. Para saber a quantidade real de solução necessária ao nosso experimento, foram realizados os seguintes cálculos: 0,3646094 g 37% x 100% x = 0,9854308108 g Densidade: 1,18 g 1 mL 0,9854308108 g y y = 0,8351108566 ≅ 0,835 mL 4.3 TERCEIRO PROCEDIMENTO: Preparar 50 mL de soluções de hidróxido de sódio, NaOH, de concentração 0,01 mol/L por diluição a partir de uma solução 0,10 mol/L. A regra de 3 foi feita inversamente, pois os dados são inversamente proporcionais. 0,1050 0,01x x = 5mL Todos os cálculos obtidos estavam devidamente corretos, por isso sua inserção na prática está assegurada. 5.CONCLUSÃO Preparamos soluções a partir de solutos sólidos e solutos aquosos, os cálculos estequiométricos envolvendo o preparo de soluções foram feitos de maneira correta. A diluição de solução a partir de uma solução estoque foi executado de maneira correta e identificamos os componentes de uma solução. É importante o manuseio correto das bases e dos ácidos para não acontecer acidentes. Referencias 1.VIEIRA, Karla M.; LINHARES, Lucília Alves; MOREIRA, Reginaldo J. Apostila Aula Prática - Química. UFOP - Departamento de Ciências exatas e aplicadas - Campus João Monlevade, 2016. 2. Soluções. Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/solucoes/>. Acesso em:. 9 jun. 2016 3. Soluções: soluto, solvente, concentração e curva de solubilidade. Disponível em: < http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/solucoes-soluto-solvente-concentracao-e-curva-de-solubilidade.htm>. Acesso em: 9 jun. 2016 4. Soda Cáustica. Disponível em: <http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/ soda-caustica/>. Acesso em: 9 jun.2016
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