Relatório 5 Preparo de Soluções

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL PROFESSORA: FERNANDA ANJOS
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO
"Preparo de soluções."
Alunos: Edinaízio Machado Rocha
 Fernanda Amorim Medeiros Patriota
 Michele Mota Sampaio Lopes
Turma: A
Data: 12 de Março de 2013
Juazeiro-Bahia
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
1. INTRODUÇÃO TEÓRICA
Soluções são sistemas homogêneos formados por uma ou mais substâncias dissolvidas, que denominamos soluto, em outra substância presente em maior quantidade na mistura, que denominamos solvente. As soluções mais comuns em nosso dia-a-dia são as soluções de sólidos em líquidos. A água é o solvente mais utilizado e por isso é conhecida como solvente universal. [1]
As substâncias podem se dissolver em outras, mas em uma quantidade limitada, ou seja, existe uma quantidade máxima de soluto para ser dissolvido em uma certa quantidade de solvente. Este limite é o coeficiente de solubilidade e varia de acordo com a temperatura. A solubilidade das substâncias são classificadas como:
Saturada: quando se tem a quantidade máxima de soluto para um dado solvente.
Insaturada: quando a quantidade de soluto é inferior à capacidade máxima de dissolução do solvente.
Supersaturada: quando se tem uma quantidade de soluto superior à quantidade máxima para um dado solvente.
Uma solução pode ser preparada pelo processo de diluição, onde um solvente é adicionado a uma solução inicialmente concentrada. Quando se adiciona mais solvente a esta solução faz com que seu volume aumente, mas a quantidade do soluto permanece a mesma. Ocorre concentração quando a quantidade de soluto dissolvida na solução está próximo a solubilidade deste soluto. A concentração pode ser medida destas formas:
Concentração comum (C): razão entre a massa do soluto e o volume da solução (g/L ou g/mL);
Densidade (d): razão entre a massa da solução e o volume da solução (g/L ou g/mL);
Titulo (T): razão entre a massa do soluto e a massa da solução (sem unidade de medida);
Molaridade (M): razão entre o número de mols e o volume da solução (mol/L);
A concentração também pode ser expressa em porcentagem, onde multiplica-se o resultado do título por cem. Lembrando que 0 < T <1.
2. OBJETIVOS
	Preparar várias soluções, fazer diluições e preparar uma solução supersaturada.
3. PARTE EXPERIMENTAL
O experimento foi dividido em cinco partes, sendo elas:
 Parte 1: Preparar 200 mL de uma solução de NaOH 0,1 mol/L
Pesou-se a massa do NaOH em um béquer de 50 mL, adicionou-se água no béquer até metade do seu volume para dissolver o NaOH. Transferiu-se a mistura para um balão volumétrico de 200 mL, completou-se o volume do balão volumétrico até a marca do menisco com água destilada, fechou-se e homogeneizou-se a solução. Este procedimento foi feito rapidamente pelo fato de que o NaOH é higroscópio, ou seja, absorve água do ambiente. 
Parte 2: Preparar 100 mL de HNO3 0,1 mol/L
	Adicionou-se 20 mL de água em um béquer de 50 mL, em seguida foi levado este para a capela. Com o uso de uma pipeta graduada adicionou-se ao balão volumétrico de 100 mL o volume de HNO3 calculado e completou-se com água destilada até a marca de menisco. Fechou-se o balão volumétrico, agitou-se e homogeneizou-se. Neste procedimento o ácido foi adicionado lentamente para que não houvesse o aquecimento e projeção do tal.
Parte 3: Preparar 50 mL de NaCl 0,1 mol/L
Em um vidro de relógio foi pesada a massa de NaCl, em seguida transferida para um béquer e feita a diluição adicionando-se água destilada ao béquer. Transferiu-se a mistura para um balão volumétrico de 50 mL. Após não haver mais resíduos do NaCl completou-se o balão volumétrico até a marca de menisco com água destilada. Por fim fechou-se o balão volumétrico e homogeneizou-se. 
Parte 4: Preparar 50 mL de solução de NaCl 0,01 mol/L
Foram retirados 5 mL da solução de NaCl 0,1 mol/L preparado anteriormente e adicionado a um balão volumétrico de 50 mL e completado até o menisco com água destilada, fechado e homogeneizado. 
Parte 5: Preparar uma solução supersaturada
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Antes do preparo de soluções deve-se ter bastante cuidado. Alguns procedimentos devem ser seguidos, como:
É de extrema importância obter todas as informações em relação à execução do preparo de soluções.
Tratar sempre com o volume mínimo necessário de reagentes.
O ácido deve ser adicionado lentamente na água, e jamais a água deve ser adicionada diretamente sobre o ácido.
Dissolver o material cautelosamente, utilizando água purificada recentemente, aguardando o equilíbrio térmico para completar o volume até quase a marca de aferição adicionando o restante da água com auxilio de pipeta ou conta-gotas.
Observar os fatores que afetam a solubilidade.
Para o cálculo de obtenção de massa foi utilizada a Fórmula 1, e para o cálculo de obtenção de volume foi utilizada a Fórmula 2.
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 Formula 1
 Formula 2
Onde: 
Utilização da Fórmula 1 para obtenção da massa do NaOH:
MM NaOH: 40 g/mol Volume NaOH: 200 mL ou 0.2 L		
m = 0.8 g de NaOH
Utilização da Fórmula 1 para obtenção da massa do HNO3:
MM HNO3: 63 g/mol Volume HNO3: 100 mL ou 0,1 L	
m = 0.63 g de HNO3
Utilização da Fórmula 2 para a obtenção do volume de HNO3:
(esta fórmula foi utilizada para a obtenção da concentração)
 
 
 V = 0,63 mL de HNO3
 Utilização da Fórmula 1 para obtenção da massa do NaCl Parte 3:
MM NaCl: 58,5 g/mol Volume NaCl: 50 mL ou 0.05 L
 m = 0,2925 g de NaCl
Utilização da Fórmula 2 para obtenção do volume do NaCl Parte 4:
Abaixo, segue a tabela contendo os solutos e solventes utilizados no experimento e as características soluções obtidas nos quatro balões volumétricos.
 Tabela 1: Dados calculados e obtidos.
	 
	Volume (L)
	Massa Teórica (g)
	Massa alcançada (g)
	Erro relativo
	NaOH
	0,2
	0,8
	0,8101
	1,2625%
	HNO3
	0,1
	0,63
	0,6301
	0,0159%
	NaCl
	0,05
	0,2925
	0,2866
	2.0170%
Em todas as partes da preparação de solução foram obtidos resultados satisfatórios por terem sido realizadas com a devida cautela, inclusive na preparação da solução com HNO3 que exige um maior cuidado na adição do ácido em água, para evitar seu aquecimento e sua projeção. Foram realizadas as devidas pesagens e homogeneização das substâncias utilizadas no experimento e os resultados foram positivos ao esperado.
Todos os solutos se dissolveram na água destilada, e os cálculos realizados para a obtenção de massa e volume das substâncias foram cruciais para este resultado satisfatório porque deu exatidão na quantidade que deveria ser usada de soluto na solução para que formassem soluções saturadas contendo uma quantidade máxima de soluto para uma determinada quantidade de solvente.
Para uma substância se dissolver em outra vai depender do soluto e do solvente utilizados. A temperatura também tem um papel fundamental. O que determina a solubilidade é a tendência que as substâncias têm de se misturarem. [4]
Os íons das substancias sofrem forças atrativas intermoleculares que os mantem juntos. As forças de atração relativas entre as moléculas do soluto e do solvente também tem papel muito importante no processo de solução, elas agem entre partículas de soluto e em moléculas de solventes. Quando essas forças entre as partículas do soluto e do solvente possuem módulos comparáveis em magnitude com as que existem entre as partículas do soluto e do solvente as soluções se formam. [4]
Pode-se considerar a energia total da formação da solução tendo três componentes. A variação da entalpia total na formação da solução, ∆Hdissol é a soma dos três termos:
∆Hdissol = ∆H1 +∆H2 +∆H3
∆H1: separação das moléculas do soluto
∆H2 : Separação das moléculasdos solvente
∆H3: Formação das interações soluto-solvente
A separação das partículas do soluto entre si demanda uma absolvição de energia para superar suas interações atrativas o processo é portanto endotérmico (∆H1>0). A separação das moléculas de solvente para acomodar o soluto também requer energia (∆H2>0). O terceiro componente resulta das interações atrativas entre o soluto e o solvente e é exotérmico (∆H3<0).
Os três termos da entalpia podem se somar para chegar a uma soma negativa ou positiva. Dessa forma, a formação de uma solução tanto pode ser exotérmica quanto endotérmica. [4]	Quando existe soluto dissolvido em menor quantidade do que a capacidade máxima que pode ser dissolvida naquela determinada quantidade de solvente, a uma dada temperatura, são soluções insaturadas. Uma solução saturada contém a máxima quantidade possível de soluto dissolvido em condições normais numa dada temperatura. [5]
No último experimento foi preparada uma solução supersaturada com o tiossulfato de sódio.
Tabela 2: Dados obtidos e observados em laboratório.
	Temperatura ºC
	25
	100
	25
	100
	Classificação da solução
	Saturada com corpo de fundo
	Supersaturada
	Supersaturada
	Saturada com corpo de fundo
No primeiro momento, preparou-se uma solução contendo 2,5 g de tiossulfato de sódio em um tubo de ensaio e 0,5 mL de água destilada. Nesse instante percebeu-se que o conjunto apresentou uma diminuição de temperatura. Isso ocorre com a hidratação das moléculas de Na2S2O3 e indica que é um processo de dissolução endotérmica. A água estava presa nos cristais do tiossulfato de sódio. Quando os cristais se formam a partir de soluções aquosas muitas vezes a água que está ao redor do soluto se fixa no arranjo do cristal. O tiossulfato de sódio tem cinco moléculas de hidratação. Quando é aquecido, o tiossulfato de sódio começa a perder a água de hidratação e a se dissolver nesta água, formando uma solução saturada a aproximadamente 100ºC. 
Quando o frasco volta a temperatura ambiente tem-se uma solubilidade muito menor. Como a solução não apresenta corpo de fundo neste momento, ela pode ser classificada como uma solução supersaturada. Ao adicionar uma pequena partícula de tiossulfato de sódio, o sistema volta a apresentar cristais no fundo, voltando à situação de equilíbrio que é a saturação. Nesse momento, o soluto que excede a sua capacidade de solubilidade na água cristaliza, e a solução pode ser classificada como saturada com a presença de corpo de fundo. 
 Imagem 1: resultado experimental.
A explicação para a rápida ascensão da temperatura de encontra-se no fato de que a parcela da substância que cristalizou, teve que liberar energia, aquecendo toda a massa dentro do tubo. Em outras palavras, em nível microscópico, molecular, a solidificação implica uma diminuição da energia potencial das moléculas do sistema. Como este processo é rápido, não há tempo para que o sistema ceda calor para o meio ambiente; assim, esta perda de energia potencial determina um aumento.
5. CONCLUSÕES
A partir do método de preparo de soluções pode-se observar a importância do estudo das características dos ácidos, bases e sais. Para a obtenção de uma solução saturada é necessário que sejam feitos os cálculos devidos para que a quantidade de soluto não ultrapasse o limite e nem fique abaixo dele para uma dada quantidade de solvente. A temperatura influencia no resultado das soluções, pois a partir dela as moléculas das substâncias de excitam e podem liberar ou absorver energia, mudando o resultado da solução. 
6. REFERÊNCIAS
[1] USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química. 5ª ed. São Paulo: Saraiva, 2002.
[2] SOUZA, Líria Alves de. Tipos de volumetria. Disponível em <http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/tipos-volumetria.htm> Acesso em: 26 de fev. 2013
[3] Titulações Ácido-Base Disponível em: < http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=302> Acesso em: 26 de fev. 2013
[4] BROWN, T; LEMAY, H.E; BURSTEN. Química: A ciência central. 9ª ed. Pearson, 2005.
[5] UCKO, David A. Química Para as Ciências da Saúde – Uma introdução à química geral, inorgânica e biológica. 2ª ed. São Paulo: Manole, 1992.
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7. QUESTÕES
Explique se é possível preparar solução supersaturada em temperatura ambiente.
	Não é possível preparar soluções supersaturadas à temperatura ambiente, a solução precisa ser aquecida para que o soluto dissolva completamente.
A dissolução é um processo exotérmico ou endotérmico? E a cristalização? Explique.
	O resfriamento deve ser feito lentamente para que o excesso de soluto permaneça dissolvido, por ser uma solução bastante instável, se for agitada ou houver atrito no recipiente, poderá ocorrer a cristalização do soluto.
Qual a massa de permanganato de potássio deve ser pesada para preparar 500 mL de uma solução aquosa de concentração 1 mol.L-1?
A dissolução pode ser tanto um processo endotérmico quanto exotérmico. Por exemplo a dissolução do NaCl é endotérmico, a absorção de calor implica em deslocamento do equilíbrio para a direita. 
NaCl (s) + calor NaCl (aq)
Com isso, aumenta a massa de cloreto de sódio na fase aquosa, ou seja, sua solubilidade aumenta com a temperatura. Já a dissolução do NaOH é exotérmico, o aumento da temperatura faz com que libere calor, deslocando o equilíbrio para a esquerda. 
NaOH (s) NaOH (aq) + calor
A cristalização é um processo exotérmico, a solução precisa liberar a energia absorvida durante o aquecimento para que possa formar os cristais.
Qual o volume de ácido sulfúrico fumegante que deve ser utilizado para preparar 250mL de uma solução 1 mol.L-1 de ácido sulfúrico?
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