Medidas de pH de soluções utilizando-se indicadores convencionais e alternativos

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MEC-SETEC
INSTITUTO FEDERAL DE MINAS GERAIS – CAMPUS AVANÇADO PIUMHI
Engenharia Civil
RELATÓRIO QUÍMICA GERAL E EXPERIMENTAL
Aula experimental - 7
Camila Ferreira Faria
Guilherme dos Santos Barbosa
Marina Molinar Gonzales
Ricardo Junio dos Santos
Piumhi
2016
Camila Ferreira Faria
Guilherme dos Santos Barbosa
Marina Molinar Gonzales
Ricardo Junio dos Santos
RELATÓRIO QUÍMICA GERAL E EXPERIMENTAL
Aula Experimental - 7
Relatório sobre medidas de pH de soluções utilizando-se indicadores convencionais e alternativos.
Professor (a): Evelisy C. O. Nassor
Piumhi
2016
Sumário
RESUMO	4
1 INTRODUÇÃO	4
2 OBJETIVOS	4
3 EXPERIMENTAL	5
3.1 Materiais	5
3.1 Reagentes	5
3.3 Procedimentos	5
3.3.1 Estudo do equilíbrio do sistema:2CrO4-2(aq) + 2H+(aq)⇌Cr2O72-(aq) + H2O(l)	5
3.3.2 Estudo do equilíbrio do sistema:	6
NH3(aq) + H2O(l)⇌ NH4+(aq) + OH- (aq)∆H<0	6
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO	6
4.1 Estudo do equilíbrio do sistema:2CrO4-2(aq) + 2H+(aq)⇌Cr2O72-(aq) + H2O(l)	6
4.2 Efeito do catalisador na velocidade da reação	8
4.3 Efeito da temperatura e da superfície de contato na velocidade da reação	9
5 CONCLUSÃO	10
REFERÊCIAS	11
RESUMO
Neste relatório verificou-se o estudo de indicadores ácido-básico através de suas alterações de coloraçoes na presença de íons H+ e OH-.
1 INTRODUÇÃO
Uma solução ácida é aquela na qual [H+] > 1,0 x 10^-7 mol/L. Por causa do sinal negativo na equação pH = -log[H+], o ph diminui à proporção que [H+] aumenta. 
Podemos também calcular pH de uma solução básica, na qual [OH-] > 1,0 x 10^-7 mol/L.
A 25ºC o pH de uma solução básica é maior 7,00. A variação em [H+] por um fator de 10 faz com que o pH varie de 1. Assim, uma solução de pH 6 tem 10 vezes a concentração de H+(aq) de uma solução de pH 7.
O pH de uma solução pode ser medido rapidamente e com exatidão com medidor de pH. Apesar de menos precisos, os indicadores ácido-base podem ser usados para medir o pH.
Indicadores são geralmente ácidos ou bases orgânicos fracos que possuem a propriedade de ter uma cor na sua forma não ionizada e outra cor na sua forma ionizada. Corantes orgânicos (indicadores ou não) tem estrutura geralmente complexa, por que é necessário haver muitas duplas ligações conjugadas para que uma molécula possa absorver luz visível (e assim apresentar-se colorida). 
Devido à complexidade dessas fórmulas, é comum que se evite escrevê-las inteiras, quando se estudam os indicadores, preferindo-se representar de maneira abreviada (Hinpara indicadores que são ácidos e InOH para indicadores que são báses). As equações ficam, então, com os seguintes aspectos: 
Hin ⇌ H+ + In-
cor A cor B
InOH ⇌ In+ + OH-
 cor C cor D 
A cor apresentada pelo indicador depende da concentração de íons H+ presentes na solução. 
Em solução ácida (grande concentração de H+), o equilíbrio está deslocado para a esquerda: a concentração de Hin é alta e a concentração de In- é baixa, resultando na cor A. Se formos adicionando base a essa solução, a concentração de H+ vai sendo reduzida e o equilíbrio vai sendo deslocado para a direita, fazendo com que, finalmente, comece a predominar a cor B.
Um aspecto de importÂncia fundamental: Para mudar de cor, o indicador precisa reagir com íons H+, ou então, algumna base tem que retirar íons H+ do indicador. Ora, isso significa que, para indicar qual o pH da solução, o indicador introduz uma pequena variação desse mesmo pH. Por isso, é importante que a quantidade de indicador utilizada seja bem pequena (isto é, precisamos de indicadores que sejam fortemente coloridos) para que a modificação introduzida pelo indicador possa ser considerado desprezível.
A variação na cor de um indicador que corresponde a um meio ácido para a cor que corresponde a um meio básico não é brusca, mas ocorre num certo intervalo de pH (geralmente uma a duas unidades) denominado zona de viragem ou zona de transição.
Haverá condições de concentração e temperatura sob as quais reagentes e produtos coexistem em equilíbrio.
Quando as velocidades da reação de decomposição e da reação inversa tornam-se iguais e a pressão permanece constante, o sistema permanece em equilíbrio. Esse fenômeno é conhecido como estado de equilíbrio.
A primeira característica do estado de equilíbrio é ser dinâmico; trata-se de uma situação permanente mantida pela igualdade das velocidades de duas reações químicas opostas. 
A segunda generalização é que os sistemas tendem a atingir um estado de equilíbrio espontaneamente. Um sistema pode deslocar-se do equilíbrio somente por alguma influência externa, e uma vez deixado a si próprio, o sistema perturbado voltará ao estado de equilíbrio.
A terceira generalização sobre o equilíbrio é que a natureza e as propriedades do estado de equilíbrio são iguais, não importa a direção a partir da qual ele é atingido.
A quarta generalização diz que o estado de equilíbrio representa um meio-termo entre duas tendências opostas: a propensão das moléculas a assumir o estado de energia mínima e o ímpeto em direção a um estado de entropia máxima.
2 OBJETIVOS
O objetivo desse experimento é observar as cores de soluções ácidas, básicas e neutras através da otmização de indicadores convencionais (fenolftaleína e azul de bromotimol) e alternativos (suco de beterraba e extrato de repolho roxo). 
3 EXPERIMENTAL
3.1 Materiais
Béqueres;
Lamparina;
Tripé com tela de amiantro;
Tubos de ensaio;
Proveta;
3.1 Reagentes
Suco de beterraba;
Fenolftaleína;
Repolho roxo;
Azul de bromotimol;
NaHCO3;
NaOH;
CH3COOH;
NH3;
Água + detergente;
Sprite;
Suco de limão;
Água + sabão em pó;
3.3 Procedimentos
3.3.1 Procedimento 1
a)Solução aquosa de NaHCO3 (0,5 mol/L)
Enumerou-se 4 tubos de ensaio e adicionou-se aproximadamente 5 mL da solução aquosa de NaHCO3. Em seguida adicionou-se:
1 mL do suco de beterraba no tubo 1;
4 gotas de fenolftaleína no tubo 2;
1 mL do extrato de repolho roxo no tubo 3;
4 gotas de azul de bromotimol no tubo 4.
Anotou-se suas observações na tabela.
b) Solução aquosa de NaOH (1,0 mol/L) 
Enumerou-se 4 tubos de ensaio e adicionou-se aproximadamente 5 mL da solução aquosa de NaOH. Em seguida adicionou-se:
1 mL do suco de beterraba no tubo 1;
4 gotas de fenolftaleína no tubo 2;
1 mL do extrato de repolho roxo no tubo 3;
4 gotas de azul de bromotimol no tubo 4.
Anotou-se suas observações na tabela.
c) Solução aquosa de CH3COOH (1,0 mol/L) 
Enumerou-se 4 tubos de ensaio e adicionou-se aproximadamente 5 mL da solução aquosa de CH3COOH. Em seguida adicionou-se:
1 mL do suco de beterraba no tubo 1;
4 gotas de fenolftaleína no tubo 2;
1 mL do extrato de repolho roxo no tubo 3;
4 gotas de azul de bromotimol no tubo 4.
Anotou-se suas observações na tabela.
d) Solução aquosa de NH3
Enumerou-se 4 tubos de ensaio e adicionou-se aproximadamente 5 mL da solução aquosa de NH3. Em seguida adicionou-se:
1 mL do suco de beterraba no tubo 1;
4 gotas de fenolftaleína no tubo 2;
1 mL do extrato de repolho roxo no tubo 3;
4 gotas de azul de bromotimol no tubo 4.
Anotou-se suas observações na tabela.
e) Solução aquosa de água + detergente (concentração desconhecida)
Enumerou-se 4 tubos de ensaio e adicionou-se aproximadamente 5 mL de água + detergente. Em seguida adicionou-se:
1 mL do suco de beterraba no tubo 1;
4 gotas de fenolftaleína no tubo 2;
1 mL do extrato de repolho roxo no tubo 3;
4 gotas de azul de bromotimol no tubo 4.
Anotou-se suas observações na tabela.
f) Solução aquosa de sprite (concentração desconhecida)
Enumerou-se 4 tubos de ensaio e adicionou-se aproximadamente 5 mL de sprite. Em seguida adicionou-se:
1 mL do suco de beterraba no tubo 1;
4 gotas de fenolftaleína no tubo 2;
1 mL do extrato de repolho roxo no tubo 3;
4 gotas de azul de bromotimol no tubo 4.
Anotou-se suas observações na tabela.
g) Solução aquosa de suco de limão (concentraçãodesconhecida)
Enumerou-se 4 tubos de ensaio e adicionou-se aproximadamente 5 mL de suco de limão. Em seguida adicionou-se:
1 mL do suco de beterraba no tubo 1;
4 gotas de fenolftaleína no tubo 2;
1 mL do extrato de repolho roxo no tubo 3;
4 gotas de azul de bromotimol no tubo 4.
Anotou-se suas observações na tabela.
h) Solução aquosa de água + sabão em pó (concentração desconhecida) 
Enumerou-se 4 tubos de ensaio e adicionou-se aproximadamente 5 mL de água + sabão em pó. Em seguida adicionou-se:
1 mL do suco de beterraba no tubo 1;
4 gotas de fenolftaleína no tubo 2;
1 mL do extrato de repolho roxo no tubo 3;
4 gotas de azul de bromotimol no tubo 4.
Anotou-se suas observações na tabela.
3.3.2 Procedimento 2
Reservou-se os tubos de número 3 com a solução em extrato de repolho roxo do procedimento 1 e descartou-se as soluções dos tubos 1, 2 e 4. Analizou-se as colorações de todos os tubos de numeração 3 que foram separados. Colocou-os em ordem crescente de pH, do mais ácido para o mais básico. Anotou-se os resultados. 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Experimento 1 
Tabela 1: Solução aquosa de NaHCO3
	a) Solução aquosa de NaHCO3 (0,5 mol/L)
	Tubos
	Indicador
	Cor observada
	Função (ácido ou base)
	1
	Suco de beterraba
	Vermelho
	Ácido
	2
	Fenolftaleína
	Rosa
	Levemente básico
	3
	Repolho roxo
	Verde
	Levemente básico
	4
	Azul de bromotimol
	Azul
	Básico
Fonte: Arquivos próprios
Tabela 2: Solução aquosa de NaOH
	b) Solução aquosa de NaOH (1,0 mol/L)
	Tubos
	Indicador
	Cor observada
	Função (ácido ou base)
	1
	Suco de beterraba
	Amarelo
	Básico
	2
	Fenolftaleína
	Rosa
	Básico
	3
	Repolho roxo
	Amarelo
	Básico
	4
	Azul de bromotimol
	Azul
	Básico
Fonte: Arquivos próprios
Tabela 3: Solução de CH3COOH
	c) Solução aquosa de CH3COOH (1,0 mol/L)
	Tubos
	Indicador
	Cor observada
	Função (ácido ou base)
	1
	Suco de beterraba
	Rosa
	Básico
	2
	Fenolftaleína
	Incolor
	Básico
	3
	Repolho roxo
	Rosa
	Básico
	4
	Azul de bromotimol
	Amarelo
	Básico
Fonte: Arquivos próprios
Tabela 4: Solução aquosa de NH3
	d) Solução aquosa de NH3 
	Tubos
	Indicador
	Cor observada
	Função (ácido ou base)
	1
	Suco de beterraba
	Amarelo
	Básico
	2
	Fenolftaleína
	Vermelho
	Básico
	3
	Repolho roxo
	Amarelo
	Básico
	4
	Azul de bromotimol
	Azul
	Básico
Fonte: Arquivos próprios
Tabela 5: Água + detergente
	e) Água + detergente (concentração desconhecida)
	Tubos
	Indicador
	Cor observada
	Função (ácido ou base)
	1
	Suco de beterraba
	Rosa
	Neutro/ ácido
	2
	Fenolftaleína
	Incolor
	Neutro/ ácido
	3
	Repolho roxo
	Roxo Claro
	Levemente ácido/ neutro
	4
	Azul de bromotimol
	Verde musgo
	Neutro
Fonte: Arquivos próprios
Tabela 6: Sprit
	f) Sprit (concentração desconhecida)
	Tubos
	Indicador
	Cor observada
	Função (ácido ou base)
	1
	Suco de beterraba
	Vermelho
	Ácido
	2
	Fenolftaleína
	Incolor
	Ácido/ neutro
	3
	Repolho roxo
	Rosa
	Ácido
	4
	Azul de bromotimol
	Amarelo
	Ácido
Fonte: Arquivos próprios
Tabela 7: Suco de limão
	g) Suco de limão (concentração desconhecida)
	Tubos
	Indicador
	Cor observada
	Função (ácido ou base)
	1
	Suco de beterraba
	Vermelho
	Ácido
	2
	Fenolftaleína
	Incolor
	Ácido
	3
	Repolho roxo
	Rosa
	Ácido
	4
	Azul de bromotimol
	Amarelo
	Ácido
Fonte: Arquivos próprios
Tabela 8: Água + sabão em pó
	i) Água + sabão em pó (concentração desconhecida)
	Tubos
	Indicador
	Cor observada
	Função (ácido ou base)
	1
	Suco de beterraba
	Roxo claro
	Básico
	2
	Fenolftaleína
	Vermelho escuro
	Básico
	3
	Repolho roxo
	Verde 
	Básico
	4
	Azul de bromotimol
	Azul
	Básico
Fonte: Arquivos próprios
Foto 1: Solução de NaHCO3 Foto 2: Solução de NaOH Foto 3: Solução de CH3COOH
Fonte: Arquivos próprios Fonte: Arquivos próprios Fonte: Arquivos próprios
Foto 4: Solução de NH3 Foto 5: Solução de H2O+detergente Foto 6: Solução de sprite
Fonte: Arquivos próprios Fonte: Arquivos próprios Fonte: Arquivos próprios
 Foto 7: Suco de limão Foto 8: H2O + sabão em pó
 Fonte: Arquivos próprios Fonte: Arquivos próprios
4.2 Experimento 2
Observou-se que houve mudança de cor devido à faixa de pH de cada solução usada no experimento 1. A reação ocorreu, porque nas soluções os indicadores de pH ligam-se aos íons H+ positivo ou OH- negativo da solução que por consequência altera a configuração eletrônica do extrato de repolho roxo fazendo acontecer a alteração da cor. A figura a seguir apresenta as cores obtidas nas soluções em ordem crescente de pH. 
	 Foto: Foto 9
		 Fonte: Arquivos próprios
Conclusão
Com base nos experimentos realizados, podemos concluir que indicadores são substâncias que mudam de cor na presença de íons H+ e OH- livres em uma solução, e justamente por esta propriedade são usados para indicar o pH.
Conlui-se que ácidos e bases podem ser reconhecidos atraves da coloração obtida entre a solução da substância e o indicador.
O extrato de repolho roxo traz vasta variação de cor atribuída ao pH. É um produto de grande eficiência em exercícios funcionais e qualitativos, proporcionando a troca de indicadores artificiais de ácido-básico, como fenolftaleína e azul de bromotimol.
REFERÊCIAS
CONSTANTINO, Mauricio Gomes; SILVA, Gil Valdo José da; DONATE, Paulo Marcos. Fundamentos de química experimental. 2. ed. São Paulo: EDUSP, 2011. 278 p. (Acadêmica; 53). ISBN 9788531407574.
BROWN, Theodore L.; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce Edward.Química: a ciência central. 9. ed. São Paulo: Prentice Hall, c2005. xviii, 972 ISBN 9788587918420.