Relatório preparo e padronização de HCl

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Titulo do Experimento: PREPARO E PADRONIZAÇÃO DE ÁCIDO CLORÍDRICO – HCl (0,10 mol·L-1).
Data de Realização: 12 de Maio de 2016.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Em nosso cotidiano, as misturas são as substâncias que encontramos mais frequentemente. Muitas destas misturas são homogêneas, isto é, seus componentes estão misturados uniformemente no nível molecular sendo chamadas cientificamente de soluções, que podem ser formadas por gases, líquidos ou sólidos.
	Todas as soluções possuem substâncias que são chamadas de componentes da solução. Em geral, nos referimos ao componente de maior proporção numa solução como solvente, sendo os outros componentes chamados de solutos. Em relação às soluções aquosas, quase sempre se considera a água como o solvente, mesmo quando presente em quantidades relativamente pequenas. 
	 Frequentemente, torna-se necessário expressar as quantidades de soluto e de solvente em uma solução. Isto pode ser feito especificando a concentração do soluto na mistura. A concentração é um indicativo quantitativo, tendo em vista que é comum usar-se os termos concentrado e diluído quando se trata quantitativamente das proporções relativas de soluto e solvente. Por exemplo, em uma solução concentrada existem quantidades relativamente grandes de soluto presente no solvente, enquanto uma solução diluída apresenta-se como possuidora de uma pequena quantidade de soluto. 
	Uma solução é formada quando uma substância se dispersa uniformemente em outra, sendo assim no processo de diluição de uma solução ocorre uma diminuição de sua concentração, consistindo geralmente, em uma aplicação de solvente à solução, onde o número de mols inicial e final é o mesmo variando apenas o volume, que por ser maior diminui a concentração da solução.
	As propriedades físicas das soluções são muitas das vezes afetadas pelas suas concentrações e quando se afirma que estas propriedades são afetadas apenas pela concentração e não pela identidade do soluto refere-se, pois, as propriedades coligativas, dentre as quais se destacam a extensão na qual o soluto diminui a pressão de vapor, aumenta o ponto de ebulição e baixam o ponto de ebulição de congelamento do solvente. A pressão osmótica também é uma propriedade coligativa.
	Na maioria dos casos, existe um limite para a quantidade de soluto que se dissolverá em uma quantidade fixa de solvente a uma temperatura fixa. Por exemplo, uma solução que contem tanto soluto dissolvido quanto ela pode conter em contato com um excesso de soluto, é dita saturada. Em contrapartida, uma solução que apresenta menos soluto do que o necessário para a saturação é chamada não saturada, sendo que também existem soluções que frequentemente formam soluções supersaturadas, ou seja, soluções que contem mais soluto que o necessário para a saturação. 
	Existem algumas formas de apresentar a concentração de uma solução, uma vez que elas podem ser expressas em termos de massa, volume ou quantidade de matéria. As relações mais utilizadas são:
Concentração em gramas por litro:
C (g/L) = m
(g)/V (L)
Este termo é utilizado para expressar a concentração comum (C) que relaciona a massa do soluto (m) expressa em gramas, e o volume (V) da solução expressa em litros.
Concentração em quantidade de matéria: 
 C (mol / L) = n
soluto 
/ V
solução 
(L)
Concentração que relaciona a quantidade de matéria do soluto (nsoluto) e volume da solução expressa em litros (L). 
	A quantidade de matéria do soluto é a relação entre a massa do soluto (msoluto) e a sua massa molar (M), expressa em g/mol.
Composição percentual ou Título (T):
 
T = 
(
m
soluto
/m
solução
)×100
Esta concentração é bastante utilizada quando se deseja uma concentração percentual da solução. É caracterizado pela relação entre a massa do soluto e a massa da solução. 
Para preparar-se uma solução conveniente deve-se escolher um tratamento químico de acordo com a natureza da amostra a ser analisada, que pode ser, por exemplo, suave ou enérgico, ácido ou básico, em solução ou por fusão, sendo que este tratamento é usualmente chamado de “abertura”. 
Para a obtenção de uma solução adequada da amostra por estes tratamentos químicos é necessário que a amostra (sólida) a ser analisada seja finamente dividida e bem homogeneizada, de modo que a quantidade pesada para ataque seja representativa.
Em se tratando de uma concentração adequada de uma solução, a padronização é um método bastante utilizado em análises volumétricas, onde a concentração de uma solução é determinada pela sua titulação contra uma quantidade cuidadosamente medida de uma solução padrão, que é um reagente de concentração conhecida usado para se fazer uma análise volumétrica, podendo ser um padrão primário, secundário ou um volume exatamente conhecido de outra solução padrão.
Um padrão primário é um composto altamente purificado que serve como material de referência em titulometrias volumétricas. A precisão do método é criticamente dependente das propriedades desse composto. Os seguintes requisitos são importantes para um composto ser caracterizado como um padrão primário: 
Alta pureza. Os métodos estabelecidos para confirmar a pureza devem estar disponíveis.
Estabilidade à atmosfera.
Ausência de água de hidratação para que a composição do sólido não se altere com as variações na umidade.
Custo baixo.
Solubilidade razoável no meio de titulação.
Massa molar razoavelmente grande para que o erro relativo associado com a pesagem do padrão seja minimizado.
Em uma padronização, uma titulação é realizada pela lenta adição de uma solução padrão de uma bureta, ou outro aparelho dosador de líquidos, a uma solução que se deseja saber a concentração até que a reação entre os dois seja julgada completa, observando-se o ponto final da titulação com o uso da variação de cor do indicador.
	No caso particular das titulações ácido-base, os indicadores são ácidos ou bases orgânicos (fracos) que apresentam colorações diferentes, dependendo da forma que se encontram em solução (forma ácida ou básica).
	Desta forma, tendo em vista a abordagem realizada anteriormente referente à definição e preparo de soluções e os métodos de titulação e padronização a elas empregados, o objetivo da presente prática experimental consistiu no preparo de uma solução de HCl 0,10 mol·L-1 e posterior padronização desta solução utilizando-se de uma solução padrão de NaOH 0,09381 mol·L-1 (concentração conhecida ). 
MATERIAIS E MÉTODOS
Os materiais e reagentes utilizados na realização da presente prática experimental estão listados a seguir:
Materiais e Reagentes:
Bureta – 100 mL
Béquer - 100 mL
Balão Volumétrico de fundo chato – 100 mL
Erlenmeyer – 100 mL
Pipeta Pasteur – 3 mL
Pipeta Volumétrica - 20 mL
Suporte Universal e Garra
Fenolftaleína
Ácido Clorídrico – HCl (37%, d=1,18 g/ml)
Hidróxido de Sódio – NaOH (0,09381 mol/L)
Procedimentos de Preparação da Solução de Ácido Clorídrico – HCl (0,10 mol·L-1):
Inicialmente, foi realizado o preparo de uma solução de Ácido Clorídrico (HCl) de concentração 0,10 mol·L-1, onde para isto, utilizou-se do HCl (37%, d=1,18 g/mol) contido em uma garrafa de vidro. A partir do HCl presente nesta garrafa, sabendo-se da sua densidade e de seu título ou composição percentual pode-se calcular qual a sua concentração comum (g/L) através da seguinte relação:
Onde, representa a concentração comum, representa a densidade e representa o título ou composição percentual.
Após o cálculo da concentração comum (g·L-1), sabendo-se que 1(um) mol de HCl contém 36,5g de HCl foi calculado quantos mols representava a quantidade em gramas presente em um litro que pode-se obter da concentração comum. Desta forma obteve-se a concentração molar (mol·L-1). 
Posteriormente ao cálculo para obtenção da concentração molar do HCl presente no frasco de vidro, foi utilizado a Fórmula ou Lei de Diluição para se determinar qual o volume do HCl contido no frasco que deveria ser retirado para obter-seuma solução de HCl 0,10 mol·L-1. A fórmula é expressa da seguinte forma:
Onde, em foi substituído o valor do volume desejado para solução, a concentração desejada para solução e o valor da concentração molar calculado para o HCl contido no frasco. Desta forma foi encontrado que expressou o volume de HCl que deveria ser retirado do frasco para ser transferido para um Balão Volumétrico de Fundo Chato para posteriormente ser completado o volume até 100 mL obtendo-se assim a solução de HCl 0,10 mol·L-1. 
Procedimentos de Padronização da Solução de Ácido Clorídrico – HCl (0,10 mol·L-1):
Em seguida, foi iniciado os procedimentos para padronização, onde inicialmente foi colocado em cada um dos 3(Três) Erlenmeyer de 100 mL a quantidade de 20 mL (0,02 L) da solução de Ácido Clorídrico (HCl) contida no Balão volumétrico. Logo após, foi colocado em cada Erlenmeyer à quantidade de 3-4 gotas do indicador fenolftaleína.
 Foi transferido uma quantidade adequada da solução padrão de NaOH de concentração 0,09381 mol·L-1, contida em um frasco de plástico, para um béquer de 100 mL afim de se utilizar essa quantidade volumétrica transferida para o Béquer para realizar-se o procedimento de zeragem da Bureta, ou seja, enchê-la de forma completa até a sua capacidade volumétrica, lembrando-se da importância do traço de aferição presente na Bureta e da leitura correta do menisco para se evitar possíveis erros de paralaxe. 
	Após a realização do procedimento de zeragem da bureta, foi iniciada a primeira titulação utilizando-se como substância a ser titulada a alíquota da solução de HCl 0,10 mol·L-1 presente em um dos 3(Três) erlermeyer, fazendo-se posteriormente o mesmo procedimento de titulação para os outros 2(Dois) Erlenmeyeres lembrando-se de em cada titulação posterior a primeira realizar-se inicialmente o procedimento de zeragem da bureta.
	Em cada titulação foi observado a quantidade da solução de NaOH (0,09381 mol·L-1), presente na Bureta, que foi gasto para atingir-se o ponto de equivalência observado pela mudança da coloração da alíquota da solução de HCl (0,10 mol·L-1) contido em cada Erlenmeyer de incolor para rósea. 
Tendo-se obtido, pois, 3(Três) volumes gastos de NaOH, foi calculado para cada titulação a concentração molar real de HCl presente em cada Erlenmeyer (e por consequência a concentração molar real da Solução em geral, contida no Balão Volumétrico) através da anteriormente referida Fórmula ou Lei da Diluição. No tópico a seguir, estão sendo apresentados os cálculos realizados para está prática experimental.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Cálculo da Concentração Comum (g·L-1) do Ácido Clorídrico (HCl) contido no frasco de vidro:
 (Fórmula)
Cálculo da concentração molar (mol·L-1) do Ácido Clorídrico (HCl) contido no frasco de vidro:
1 mol de HCl 36,5 g de HCl
 X 436,6 g de HCl
		
Cálculo do Volume do Ácido Clorídrico (HCl) contido no frasco de vidro necessário para se preparar a solução de HCl 0,10 mol·L-1:
Obs.: Volume que foi transferido para o Balão Volumétrico e completado até 100 mL. (Fórmula)
Cálculos da concentração molar de HCl (0,10 mol·L-1) em cada titulação:
1a (Primeira) Titulação:
VNaOH gasto = 19,80 mL = 0,0198 L 
 (Fórmula)
2a (Segunda) Titulação:
VNaOH gasto = 19,60 mL = 0,0196 L 
 (Fórmula)
3a (Terceira) Titulação:
VNaOH gasto = 19,60 mL = 0,0196 L 
 (Fórmula)
Calculada as concentrações da solução de HCl (0,10 mol·L-1) após a realização da titulação em triplicata, pode-se determinar uma estimativa da concentração da solução por meio da média das concentrações calculadas da seguinte forma:
 (Fórmula para o cálculo da Média)
Desta forma, observar-se que a concentração real da solução de Ácido Clorídrico (HCl) medida a partir da sua padronização com uma solução padrão de Hidróxido de Sódio - NaOH (0,09381 mol·L-1) foi diferente da sua concentração teoricamente calculada (0,0922465≠0,10). 
Sabendo-se da concentração real da solução de HCl (0,10 mol·L-1) e da sua concentração experimental (0,0922465 mol·L-1), pode-se calcular o erro relativo associado a estas medidas da seguinte forma:
Concentração Experimental Er = Concentração Teórica – Concentração Experimental x 100
0,0922465 
mol.L
-1
 Er = 0.10 mol.L-1 - 0.0922465 mol.L-1 x 100
Na realização de um trabalho experimental, é comum depararmo-nos com erros associados às medições que realizamos, tais como nas medidas de volume. Logo, pode-se associar os possíveis erros associados a presente práticas experimental como erros acidentais como na medição dos volumes de HCl durante a preparação, erros na aferição da medida de volume na Bureta, erro instrumentais como de calibração dos aparelhos utilizados na prática experimental, erro devido a impurezas dos reagentes utilizados etc.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A presente prática experimental proporcionou aos discentes o conhecimento das técnicas para o preparo e padronização de substâncias, bem como sobre os procedimentos adequados para se realizar uma inferência adequada das medições e um aprofundamento sobre o conhecimento da técnica de titulação.
A prática permitiu que os estudantes pudessem tomar conhecimento dos procedimentos necessários para se calcular a concentração tanto teórica quanto experimental de um reagente, o que favorece a possibilidade da construção de explicações adequadas para os fenômenos observados tais como os possíveis erros que permitiram um desvio na medida esperada.
Em relação à concentração teórica e a experimental que foram encontradas para a solução preparada de Ácido Clorídrico – HCl (0,10 mol·L-1), pode-se observar que mesmo o resultados destas concentrações tendo sido diferentes (0,10≠0,0922465) o erro relativo associado a estas medidas foi relativamente pequeno ().
No entanto, como já mencionado, associasse os possíveis erros relacionados à prática a pequenos desvios na medição dos volumes de HCl durante a preparação, erro na aferição da medida de volume na Bureta, erro de calibração dos aparelhos utilizados na prática experimental, erro devido a impurezas dos reagentes utilizados etc.
REFERÊNCIAS
BRADY, James E.; HUMISTON, Gerard E. Química geral. Tradução por Cristina Maria Pereira dos Santos e Roberto de Barros Faria. 2. ed. Rio de Janeiro : Livros Técnicos e Científicos, 1986. 2v. p.187-188, 347-351.
Química Quantitativa elementar / Nivaldo Bacan. et. al. São Paulo. Edgar Blucher; Campinas. Universidade Estadual de Campinas, 1979.
RUSSEL, John B. Química geral. 2. ed. v. 1. Coordenação por Maria Elizabeth Brotto; tradução e revisão por Márcia Guekezian et. al. São Paulo: Makron Books, 1994. p. 505-511.
SKOOG;WEST; HOLLER et.al. Fundamentos de Química Analítica. 1 ed. Cengage Learning, 2005.