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Universidade Federal do Pará Medições e Preparo de Soluções Belém/Pará 2017 2 Equipe Luis Eduardo de C. Maciel Felipe Pinheiro da S. Junior Tadeu Barroso Relatório da Pratica Nº2 Medição e Preparo de Soluções Relatório da equipe 01 apresentado ao Prof. Dr. Erivan Souza Cruz – Faculdade de Química - do curso de Química Geral e Experimental, turma 02. Belém-PA 2017 3 Sumário Sumário........................................................................................... ....................03 1. Resumo e Introdução....................................................................................04 2. Descrição da Prática................................................................................05-06 3. Resultados e Discussão...............................................................................06 3.1. Solução I......................................................................................06-08 3.2. Solução II.....................................................................................08-09 3.3 Solução III.....................................................................................09-10 4. Referencias Bibliograficas...........................................................................10 4 Resumo Em Química, uma solução é toda mistura de duas ou mais substâncias que seja homogênea, isto é, que tenha apenas uma fase. Isso acontece mesmo ao se olhar em um microscópio, pois as suas partículas dispersas têm o diâmetro menor que 1 nm (10-9 m). Nos laboratórios químicos, costuma-se trabalhar muito com soluções aquosas, que são formadas geralmente por algum sólido dissolvido em água. O relatório mostraremos como preparar essas soluções químicas, como determinar os diversos tipos de concentração, como são feitas as suas análises em laboratório. Portanto, o texto a seguir aborda tanto aspectos qualitativos quanto, principalmente, os aspectos quantitativos da química, usando grandezas como massa, volume e quantidade de matéria. Objetivo: preparar soluções realizando procedimentos matemáticos para determinar a concentração, peso e etc. 1. Introdução As soluções são definidas como misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. Elas são encontradas em qualquer um dos três estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. Todas as misturas gasosas são soluções porque qualquer mistura de gases é homogênea. Soluções sólidas, como certas ligas metálicas, são comuns. A grande maioria das soluções, entretanto, existe no estado líquido. Soluções líquidas são formadas pela dissolução de um gás, líquido ou sólido em um líquido. Se o líquido é a água, a solução é chamada de solução aquosa[1]. Soluções podem ser preparadas de dois métodos, o direto que se caracteriza por possui como soluto uma substancia primária, para preparar soluções por esse método pesa-se o soluto em uma balança analítica, sendo o volume medido em um balão volumétrico, como resultado obtém-se uma solução de concentração conhecida. Outro método é o indireto onde o soluto não é uma solução primária padrão, tendo como exemplo o NaOH, onde é pesado em uma balança semi-analítica e dissolvido num volume aproximado, tendo como resultado uma solução de concentração aproximada, para determinar exatamente a concentração desta solução, devemos padronizá-la. Por esses ambos métodos se obtém a solução padrão, as quais se caracterizam por serem estáveis e de concentração constante e perfeitamente conhecida. Para utilizar qualquer um desses métodos é necessário realizar cálculos antes de proceder à manipulação. A preparação de uma solução em laboratório requer o uso de instrumentos de medida de precisão, como balanças, pipetas e etc[1]. 5 2. Descrição da Prática Foram analisadas três soluções em laboratório: ácido clorídrico (HCl), sulfato de cobre (CuSO4) e hidróxido de sódio (NaOH). Para cada solução foi dada a normalidade, o volume de cada solução, a massa molar do soluto e a porcentagem de pureza do soluto. Vale ressaltar que por motivos alheios a nossa vontade a atividade pratica ocorreu apenas na solução III onde se preparou Hidróxido de Sódio (NaOH). A atividade desenvolvida foi a de encontrar a massa de soluto necessária para formar 250 ml de cada solução. Para as duas primeiras soluções foram feitos somente os cálculos, levando em consideração os dados fornecidos. Já para o hidróxido de sódio foi calculada a massa de soluto desejada para 250 ml de solução, seguida da preparação da solução. Solução III Lista de Materiais: 1 Becker 1 Balança de Precisão 1 Balão Volumétrico Lista de Reagentes: 2,0202g Hidróxido de Sódio Foi calculada a massa de soluto necessária através de equações envolvendo as relações de concentração estudadas na aula. Observa-se que a massa encontrada é um pouco abaixo do valor necessário devido a amostra não ter 100% de pureza, fazendo um ajuste ser necessário. Tendo em mãos a quantidade necessária de soluto, foi feita a utilização de uma balança de precisão e retirada a massa desejada de soluto. Imagem 1: balão volumétrico contendo a mistura de Hidróxido de Sódio e Água. 6 O soluto foi colocado em um Becker onde foi acrescentada uma quantidade de água destilada. Foi feita a dissolução com a ajuda de um bastão de vidro até que a dissolução fosse completa. A solução foi colocada em um balão volumétrico aonde foi feito a aferição da solução, obtendo assim 250 ml de hidróxido de sódio. Imagem 2: Balão volumétrico contendo a mistura de Hidróxido de Sódio e Água, agora com os 250ml completados. 3. Resultados e Discursão 3.1. Solução I No laboratório se propôs para realiza o preparo de 250 ml de solução de ácido clorídrico HCl de 0,5 N, tal que a amostra de HCl tem pureza de 37°/ e com densidade de d=1,18g/ml. Para tal ato, se necessário fazer os cálculos de quanto precisa de ácido clorídrico. Como se tem o valor da normalidade, isto é o quociente entre o número de equivalente gramas de um soluto pelo volume em litros da solução e se representa (N) normal, deve-se começa a pensa nos cálculos a partir daí[1]. A normalidade N expressada em termos matemáticos: 𝑁 = 𝑛° 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜𝑡𝑜 𝑒𝑚 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 (1) Sendo que n° de equivalentes gramas do soluto é expresso como sendo o quociente entre a massa do soluto em gramas e o equivalente grama do soluto[1]: n° de equivalentes gramas do soluto = massa do soluto em gramas E (2) Onde E é chamado de equivalentes gramas do soluto, e é calculado de forma diferente dependendo do composto qual se quer utilizar para formação da 7 solução. O composto ácido clorídrico (HCl) é um ácido, para tal E é descrito como[2]: 𝐸 = 𝑃𝑀 𝑛° 𝐻+ (3) Dever-se lembrar que: PM: peso molecular do soluto. n° H+: números de H+ ionizadas. Com a equação (1) e (2) sai uma relação interessante para o problema proposto: 𝑁 ∗ 𝑉(𝑙) = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑒𝑚 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠 𝐸 (4)Primeiramente para os cálculos do problema proposto, se utilizará as equações (3). Como o composto HCl possuir PM=36,46094 g/mol e n° H+=1 que pode ser observado na equação (5). H+(aqu) + Cl- =HCl (5) E= 36,46094 𝑔/𝑚𝑜𝑙 1 =36,46094 g/mol Agora aplicando a equação (4) segue que; 0,5* 0,25= 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑙𝑜𝑡𝑜 𝑒𝑚 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠 36,46094 , então Massa do soluto=4,5576175 g Ou seja, se é necessário 4,5576175g em 250ml de solução. Utilizando a densidade da amostra para uma situação homogenia; 8 1ml_________1,18g Assim, 1,18g__________100°/ X______________37°/ X=0,4366 g Obtendo o volume necessário; 1ml__________0,4366g V____________4,5575g V=10,43861658 ml 3.2. Solução II Em seguida se propôs que se realizasse os cálculos de uma segunda solução. Se pedi conto de sulfato de cobre (CuSO4) para a formação de uma solução de 250m de CuSO4 a 0,5N, sendo que a amostra de sulfato de cobre tem pureza de 98°/. Primeiramente, deve se perceber que sulfato de cobre é um sal. Para tal, deve-se calcular o valor E pela equação abaixo[2]: 𝐸 = 𝑃𝑀 {𝑛° 𝑒} (6) Onde; {n° e}: o modulo da cagar do inox do íon( sendo ânion ou cátion) . Para maior visualização do valor de {n°e}, deve-se observa a equação (7). (Cu)+2(aqua)+(SO4)-2 =CuSo4 (7) Assim se conclui que {n°e}=2 pelo nox de (Cu) Como o valor de {n°e} =2 e o peso molecular é de PM= 249,6850 g/mol, se pode a plica a relação (6) para descobrir o valor de E para o sulfeto de cobre. 𝐸 = 249,6850 2 = 124,8425 𝑔/𝑚𝑜𝑙 Nesse momento deve-se usa a relação (4) para calcular o valor da massa de sulfato em gramas. Segue que; 9 Massa do soluto= (0,25l)*(0,5)*( 124,8425 )=15,6053125 g O valor o batido não o que se deve colocar no Becker, pois amostra tem uma pureza de p=98°/, logo deve-se fazer os reajusto considerando a pureza. Segue que; 15,6053125 g__________ 98°/x X______________100°/ X=15,92378827g. 3.3. Solução III Por último, se propôs a realização dos cálculos de quanto de massa hidróxido de sódio (NaOH) é necessário precisa para a formação de uma solução de 250 ml de NaOH a 0,2N, sendo que pureza p=99°/ para a amostra de hidróxido de sódio, tendo em vista que o hidróxido de sódio é uma base, por definição o valor de E será calculado pela relação abaixo[2]: 𝐸 = 𝑃𝑀 {𝑛° 𝑂𝐻−} (8) Onde; {n°OH-}: número de hidroxila presentes Para o composto hidróxido de sódio se pode constata que {n°OH-} =1. Tal fato pode-se observado pela equação de dissociação (9). Na+(aq) + OH-(aq) = NaOH (9) Como o valor de {n°OH-} =1 e o peso molecular PM=40g, se pode aplica a relação (8). 𝐸 = 40 1 =40g/mol Aplicando a relação (4), se tem que: Massa=0,25*0,2*40=2g Porém, tal valor não apresenta um nível de precisão adequado pois a amostra tem um certo valor de pureza p=99°/. Segue que; 10 2g___________99°/ X___________ 100°/ X=2,020202 g Portanto, em relação aos objetivos proposto pode-se concluir que depois das pratica realizadas em laboratorial, isto é preparo de soluções de determinadas concentrações, associadas com os cálculos relacionados com as definições de concentrações e unidades de medidas mais comuns e as definições e classificações de soluções, se pode concluir que se buscou os objetivos propostos e se obteve resultados satisfatórios. 4. Referências bibliográficas [1] Química Geral e as Reações Químicas – Vol 1º, 9ª edição, Kotz, John, Cengage Learning, 2015. [2] Química: um curso universitário, 4°edição, Bruce H. Mahan, Rollie John Myers, Ed. Edgard Blücher, 1972.
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