roteiro soluções

Prévia do material em texto

Prof.º Alanjone Azevêdo e Prof.ª Olívia Bastos 
 
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS 
LABORATÓRIO DE CIÊNCIAS EXATAS 
 
 
Soluções 
 
Objetivos: 
(a) Entender o conceito de concentração. 
(b) Entender a importância de expressar a concentração de uma solução. 
(c) Preparar soluções aquosas a partir de solutos sólidos. 
(d) Diluir soluções. 
(e) Justificar o papel da água como solvente para diferentes tipos de solutos. 
(f) Classificar as soluções segundo diversos critérios 
 
 
Soluções são misturas nas quais o tamanho dos constituintes são de até 1 nm. 
Por conta dista, soluções são misturas homogêneas seja ao olho nu ou ao 
microscópio. 
 
 Dê exemplos de materiais em seu cotidiano ou relacionados ao seu curso que 
são soluções. 
 
As soluções podem ser formadas por: i) reação química, por exemplo, ao 
colocar sódio metálico em água se dá a formação de uma solução contendo íons sódio 
e hidróxido, após liberação do hidrogênio gasoso; ii) fenômeno físico chamado 
dissolução, por exemplo ao colocar açúcar em água. 
 
 Escreva a equação que representa os fenômenos comentados acima. 
 
De modo geral, as soluções são preparadas no laboratório através da 
dissolução. 
 
 Discuta com seus colegas o porquê do fato relatado acima. 
 
Prof.º Alanjone Azevêdo e Prof.ª Olívia Bastos 
 
 
O solvente mais usado é a água, considerada solvente universal por conta de 
uma gama de propriedades estruturais, físicas e químicas e por conta de sua 
importância do ponto de vista ambiental, industrial e biológico. Por conta disto, é muito 
comum não especificar o solvente quando este é a água. 
 
 Cite características da água que contemplem todos os aspectos citados acima 
que fazem com que a água seja considerada solvente universal. 
 
 
A importância de expressar as quantidades relativas entre os 
constituintes 
 
É muito importante saber a quantidade de soluto que está dissolvido numa 
dada quantidade de solvente ou solução ou então as quantidades relativas de soluto e 
solvente ou solução. Estes valores expressam a concentração da solução, ou seja, a 
composição quantitativa dos seus componentes. 
 
 O que você entende por concentração de uma solução? 
 
A concentração pode ser expressa de diferentes maneiras: 
 
- Relação massa de soluto/massa total de solução; 
- Relação volume de soluto/volume total de solução; 
- Relação massa de soluto/volume de solução; 
- Relação quantidade de matéria de soluto/volume de solução; 
 
Tanto a relação massa de soluto/massa total de solução, denominada 
fração em massa do soluto, quanto a volume de soluto/volume total de solução 
usualmente são transformadas numa porcentagem, conhecida como título. 
O porcentual em massa (m/m) é freqüentemente empregado para expressar a 
concentração de reagentes aquosos comerciais. Por exemplo, o ácido nítrico é 
vendido como uma solução a 70%, o que significa que o reagente contém 70 g de 
HNO3 por 100 g de solução. 
 
Prof.º Alanjone Azevêdo e Prof.ª Olívia Bastos 
 
 Sabendo-se que em 1 L de solução de ácido nítrico vendida comercialmente 
mede 1420 g, qual a massa de HNO3 na solução comercial? 
 Pesquise o percentual em massa de ácido clorídrico que tem na solução 
vendida comercialmente. 
 Pesquise também a massa de 1 L da solução comercial de ácido clorídrico. 
 Qual a massa de HCl nesta solução comercial? 
 
O porcentual em volume (v/v) é usado em geral numa solução preparada pela 
mistura de dois líquidos puros. Por exemplo, uma solução aquosa de etanol 5% 
significa que foi misturado 5 mL de etanol em água suficiente para perfazer 100 mL de 
solução. É importante destacar que não é possível afirmar que nesta solução tem 95 
mL de água, pois as forças intermoleculares influenciam na distância média entre as 
partículas, portanto no volume total da solução. A concentração de etanol em algumas 
bebidas são dadas desta forma. 
 
 Pesquise a densidade do etanol a 20 °C. Use esta informação para calcular a 
massa de etanol usada para obter 100 mL da solução etanol/água. 
 
O percentual em massa/volume (m/v) é geralmente usado para expressar 
quantidades pequenas de um soluto sólido numa solução líquida. Por exemplo, o soro 
fisiológico é uma solução aquosa de 0,9% de cloreto de sódio, isto significa que tem 
0,9 g de cloreto de sódio em 100 mL de soro fisiológico. 
 
 O que significa dizer que a concentração de uma solução aquosa de nitrato de 
prata é 5% em massa volume? 
 O que significa dizer que a concentração de uma solução aquosa de hidróxido 
de sódio é 0,4% em massa/volume? 
 Qual a massa de hidróxido de sódio deve ser medida na balança para preparar 
250 mL de uma solução. 
 
Na indústria é comum se expressar a concentração de uma solução pela 
relação massa de soluto/volume da solução, com unidade g/L ou kg/L. Esta relação 
é conhecida como concentração de soluto em massa. A solubilidade é comumente 
expressa desta forma. A solubilidade é a quantidade máxima de soluto numa dada 
quantidade de solvente a uma certa temperatura. Por exemplo, a solubilidade de 
cloreto de sódio em água a 25 °C é 35,9 g/ 100 mL de água. 
Prof.º Alanjone Azevêdo e Prof.ª Olívia Bastos 
 
No intuito de se obter medidas mais precisas e exatas, fazer comparações, no 
laboratório é mais adequado trabalhar com concentração molar que relaciona a 
quantidade de matéria do soluto por volume de solução. 
 
 Considerando uma solução aquosa de cloreto de sódio 0,2 mol/L, responda: 
 
i) Qual é a massa de cloreto de sódio contida em 1 L dessa solução? 
ii) Qual é a quantidade de matéria de soluto em 1/2 litro dessa solução? 
 
 Calcule a concentração molar de todas as soluções descritas anteriormente. 
 
É extremamente útil saber não somente o tipo de matéria com a qual 
convivemos (manuseamos, inalamos ou ingerimos), mas também, a sua quantidade. 
Toda matéria tem um nível de risco a ela associado, pois, a depender da quantidade 
relativa, ou seja, da concentração em um dado meio, pode ser prejudicial. 
 
Para expressar concentrações excessivamente pequenas como, por exemplo, 
contaminantes de alimentos e poluentes ambientais, costuma-se usar partes por mil, 
partes por milhão, partes por bilhão, etc. Estes termos são semelhantes à 
percentagem; o termo “por cento” significa partes por cem. Então, uma solução “um 
por cento” contém uma parte de soluto em cada cem de solução. 
Uma parte por milhão é uma unidade de concentração muito conveniente, 
pois é a concentração de 1 miligrama de substância distribuída em 1 quilograma de 
solução, 1mg/kg. 
 
 
 Quantas partes por milhão existem em uma solução 1%? 
 O que significa dizer que a concentração de monóxido de carbono no ar é de 3 
ppm (3 partes por milhão)? 
 Cite exemplo de uma solução em que a concentração esteja na ordem de ppb. 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.º Alanjone Azevêdo e Prof.ª Olívia Bastos 
 
EXPERIMENTO 1 
 
Inicialmente meça 10,0000 g de sulfato de cobre pentahidratado em um 
béquer e dissolva com pouca água, ajudando na dissolução com bastão. Não 
retire o bastão de dentro do béquer, pois perderá massa de soluto. Transfira 
todo o líquido do béquer para um balão de 100 mL com auxilio do bastão de 
vidro e um funil. O colo do funil deve ficar um pouco acima da marca de 
aferição do balão. Em seguida lave o béquer e o bastão com água, transferindo 
todo o líquido de lavagem para o balão. Observe que nenhuma massa pode ser 
perdida, pois vai alterar a concentração da sua solução e por isso você deverá 
lavar o béquer enquanto tiver sulfato de cobre. Isso pode ser percebidoatravés 
da cor azul, característica do soluto. Outro cuidado a ser tomado é com a 
quantidade de água usada, pois deverá transferir o líquido de lavagem para o 
balão, deixando sempre seu conteúdo bem abaixo da marca de calibração do 
balão. Após todas as lavagens, ainda deverá haver espaço no balão para 
completá-lo com gotas de água até a marca de calibração (obs.: se acima da 
marca de aferição estiver molhado, enxugue delicadamente com papel). Uma 
vez aferido, a solução deverá ser homogeneizada. Faça um rótulo para o 
balão contendo concentração da solução, nome da substância dissolvida, data, 
nome do preparador. 
 
 Calcule a concentração molar desta solução que preparou? (lembre-se de que 
uma fração da massa do sólido medido corresponde à água). 
 Por que devemos usar um funil de colo para preparar a solução e o colo do 
mesmo deve ficar um pouco acima, mas não tanto, da marca de aferição do 
balão? 
 É possível afirmar que foi usado 100 mL de água? 
 Qual o volume da alíquota que deve ser retirada desta solução para preparar 
100 mL de uma solução 0,1 mol/L? 
 Qual a massa de sulfato de cobre pentahidratado deveria ser medida para 
preparar 100 mL de uma solução 0,1 mol/L? 
 
 
 
Prof.º Alanjone Azevêdo e Prof.ª Olívia Bastos 
 
EXPERIMENTO 2 
 
Retire uma alíquota de 10,0 mL da solução preparada no experimento 1 
e transfira para outro balão de 50 mL . Complete o balão com água até próximo 
a marca de calibração com um béquer e daí em diante com um conta-gotas. 
Tampe o balão, homogeneíze e rotule a solução. 
 
 Calcule a concentração molar desta solução que preparou? 
 Se repetisse o procedimento do experimento 3 usando esta solução que 
acabou de preparar, qual seria a concentração da solução que seria obtida? 
 Qual o volume da solução comercial de ácido clorídrico deve ser usado para 
preparar 50 mL de uma solução 0,5 mol/L deste ácido? 
 
Se o grau de pureza dos produtos comerciais usados para preparar a solução 
são baixos, a concentração calculada não é a concentração real solução, como é o 
caso do preparo da solução de ácido clorídrico e hidróxido de sódio preparadas acima. 
Para saber a concentração real de soluções como estas, é necessário determinar a 
concentração através de métodos físicos como espectroscopia na região do visível 
que pode ser usada no caso da solução de sulfato de cobre, ou métodos químicos, 
como por exemplo a titulação ácido-base usadas no caso da solução de ácido 
clorídrico e hidróxido de sódio com um padrão primário (reagente de alta pureza). 
 
Dissolução exotérmica ou endotérmica? 
 
Uma dissolução pode ocorrer liberando calor para a vizinhança, processo 
exotérmico, ou absorvendo calor da vizinhança, processo endotérmico. 
 
EXPERIMETO 3 
Em um tubo de ensaio coloque 3,0 mL de água. Meça a temperatura da água. 
A seguir adicione uma espátula de Cloreto de Cálcio. Agite rapidamente e observe se 
o tubo aqueceu ou resfriou. Meça a temperatura logo em seguida. Separe mais dois 
tubos de ensaio e repita este procedimento usando Cloreto de Potássio e etanol (3,0 
mL) ao invés de Cloreto de Cálcio. 
 
Prof.º Alanjone Azevêdo e Prof.ª Olívia Bastos 
 
 Com base nas suas anotações, quais soluções foram formadas liberando 
calor? E absorvendo calor? 
 Discuta estes resultados em termos de forças interpartículas. 
 
Classificação das soluções 
 
As soluções podem ser classificadas usando diversos critérios. Abaixo veremos 
algumas classificações. 
 
Solução saturada e insaturada 
 
Uma solução que contém a quantidade máxima de um soluto por volume de 
solução é dita solução saturada. A solubilidade serve para expressar este valor. Por 
exemplo, a solubilidade do sulfato de bário em água é 0,002 g/L a 18 °C, por isto 
classificamos muitas vezes o sulfato de bário como insolúvel em água, por outro lado, 
o uma solução saturada de tiossulfato de sódio tem concentração 500 g/L a 25 °C, daí 
dizemos que o tiossulfato de sódio é muito solúvel em água. Se a quantidade de 
soluto está abaixo da quantidade máxima à solução é chamada de insaturada. 
 
 Pesquise no dicionário o significado das palavras “saturado” e “insaturado”. 
 Como você prepararia uma solução saturada? 
 
 
Solução concentrada e diluída 
 
Os termos concentrado e diluído são muito comuns nos laboratórios e devem 
ser usados de modo relativo, ou seja, requer grau de comparação. 
 
 Pesquise no dicionário o significado das palavras “concentrado” e “diluído”. 
 Use as soluções preparadas nos experimentos 2 e 3 para aplicar estes 
termos? 
 
 
 
 
 
Prof.º Alanjone Azevêdo e Prof.ª Olívia Bastos 
 
Referências 
VIVEIROS, A. M. V. Soluções, Roteiro de Aulas Práticas de Química Geral. Salvador - BA, 
UFBA, Instituto de Química, Departamento de Química Geral e Inorgânica, 2009. 
 
PAIXÃO, M.F.M. Preparo e diluição de solução, Roteiro de Aulas Práticas de Química Geral 
e Inorgânica I. Feira de Santana-BA, UEFS, Departamento de Ciências Exatas, 2013. 
 
SKOOG, Douglas Arvid. Fundamentos de química analítica. São Paulo, SP: Thomson: 
Cengage Learning.