RELATÓRIO - preparação de soluções

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA.
CURSO: QUÍMICA/LICENCIATURA.
DISCIPLINA: 503 - QUÍMICA EXPERIMENTAL
TURMA: 32
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Aula 18: Soluções líquidas: Preparação de soluções ácida e alcalina.
 ALUNOS:
 
 PROFESSORA: 
Maringá, novembro de 2015.
Introdução.
Quando a temperatura de fusão e a temperatura de ebulição são estáveis, denomina-se uma substancia pura. As substancias puras são formadas exclusivamente por partículas quimicamente iguais, dentre elas existem as substancias puras simples, que são formadas por apenas um elemento, um exemplo é o gás nitrogênio (N2), e as substancias puras compostas, contém dois elementos em suas moléculas, um exemplo é a água (H2 + O). Raramente são encontrados substancias puras na natureza, na maioria dos casos são produzidas em laboratórios ou por métodos de purificação. [1]
Já nas misturas, a temperatura de fusão e ebulição varia durante a mudança de estado físico, as misturas podem ser ditas como a reunião de duas ou mais espécies químicas diferentes e pode ser classificada conforme a natureza das espécies químicas em homogênea ou heterogênea, toda mistura homogênea é um sistema monofásico, torna-se com um aspecto único ou uma única fase, e toda mistura heterogênea é um sistema polifásico (bifásico, trifásico, etc.) que apresenta duas ou mais fases dependendo dos compostos envolvidos. [1]
As misturas homogêneas possuem apenas uma fase distinta, nestes casos denominamos como sendo uma solução. A solução é formada pelo soluto, que é a substancia que será dissolvida, e pelo solvente,que é a substancia que dissolve, alguns exemplos de soluções presentes no dia-a-dia como, acetona, água mineral, soro fisiológico, entre muitas outras. [2] [3]
 É possível estabelecer relações entre quantidade de soluto, solvente e solução, que são denominadas concentrações, que podem ser expressas em massa (g, kg), em volume (mL, cm³, L) ou em quantidade de matéria ( 1 mol de átomos equivale a 6,02 . 10²³ átomos). A concentração comum é a razão estabelecida entre a massa do soluto (m1) e o volume (v). Se o volume variar, a massa do soluto também varia, por exemplo, se a concentração de uma solução é 500 g/L, significa que em cada litro da solução contém 500 g de soluto; e a concentração em quantidade de matéria, é a razão estabelecida entre a quantidade de matéria do soluto (n) em mol e o volume em litros da solução, por exemplo se uma solução possui concentração de 0,7 mol/L quer dizer que em cada litro da solução contém 0,7 mol de entidades do soluto. [2] [3]
Numa solução em meio ácido, ocorre um aumento da concentração hidrogeniônica, que é uma grandeza físico-química, mais conhecida como o pH, que indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma solução aquosa, pois o produto de uma reação entre um acido e a água por exemplo é o íon [H+] .[OH–] , se o íon H+ aumenta, logo, OH- diminui, um meio é determinado acido quando H+ é maior que OH– .Assim temos meio neutro pH é igual a 7, um meio ácido menor que 7 e meio básico maior que 7. Já em uma solução em meio básico, ocorre o aumento da concentração hidroxiliônica, definido com o pOH, o pOH é determinado um meio neutro quando igual a 7, um meio acido quando for maior que 7 e um meio básico quando menor que 7. 	[4][5]
Propriedades dos compostos
Ácido Clorídrico
O ácido clorídrico é a solução de cloreto de hidrogênio, um composto químico de fórmula HCl, em água, concentrado, ele tem um odor acre e picante, é higroscópico e libera vapores visíveis em contato com o ar úmido.
 É um ácido definido como forte, pois possui alta dissociação iônica, mas em solução aquosa com concentração de 0,1 mol/L seu ph é igual a zero, é utilizado geralmente como reagente químico, devido á sua capacidade altamente reativa. Em sua forma pura o HCl é um gás incolor que forma fumos de ácido clorídrico em contato com a umidade atmosférica, seu ponto de fusão é -114,2º C .
Este ácido pode ser encontrado no estômago, pois sucos digestivos humanos consistem numa mistura bastante diluída de ácido clorídrico e de enzimas que ajudam a quebrar as proteínas presentes na comida, o ácido clorídrico e encontrados em vários produtos de limpeza de pisos, é muito usado em soluções adificantes para aquários com peixes ornamentais.
 A produção em grande escala do ácido clorídrico é quase sempre integrada com outra produção química de escala industrial. No processo industrial de cloro-álcali, uma solução de sal sofre eletrólise, produzindo gás cloro, gás hidrogênio e hidróxido de sódio. Por combustão do hidrogênio em ambiente clorado ocorre a formação do cloreto de hidrogênio, da seguinte formula: Cl2 + H2 → 2 HCl , por se tratar de uma reação exotérmica, o reator químico se forno de acido clorídrico.[6]
Hidróxido de Sódio
O hidróxido de sódio (NaOH), também conhecido como soda caustica, é obtido a partir da eletrólise aquosa do cloreto de sódio com eletrodos inertes ao mesmo tempo em que é produzido gás cloro no eletrodo positivo o gás hidrogênio é produzido no eletrodo negativo. É utilizado em reações químicas por sua alta reatividade. Exemplos: em degradações, onde é usado para preparar alcanos a fim de diminuir a quantidade de carbono na cadeia. Usado também, juntamente com o óxido de cálcio (CaO), para diminuir a reatividade e prevenir a corrosão dos tubos de ensaio.
É um hidróxido cáustico usado na indústria na fabricação de papel, tecidos, detergentes, alimentos e biodiesel. Também usado para desobstruir encanamentos e sumidouros pelo fato de ser corrosivo. É produzido por eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio (salmoura).
O manuseio do hidróxido de sódio deve ser feito com total cuidado, pois apresenta um quadro considerável de danos ao homem. Se for ingerido, pode causar danos graves e as vezes irreversíveis ao sistema gastrointestinal, e se for inalado pode causar irritações, sendo que em altas doses pode levar à morte. O contato com a pele também é um fato perigoso, pois pode causar de uma simples irritação até uma úlcera grave, e nos olhos pode causar queimaduras e problemas na córnea ou no conjuntivo. [7]
Objetivo
Esta prática tem como objetivo preparar soluções acidas e básicas de concentração de aproximadamente 0,10 mol/L.
Parte Experimental.
Materiais
Ácido Clorídrico P.A;
Água Destilada;
Balança;
Balão Volumétrico de 250 mL;
Bastão de vidro;
Béquer de 100mL;
Conta gotas;
Espátula;
Frasco de polietileno de 250 mL;
Frasco âmbar de vidro de 250 mL;
Funil simples;
Hidróxido de Sódio P.A.;
Pipeta graduada;
Pipetador;
Métodos
Experimento 01: Inicialmente calculou-se a massa necessária de hidróxido de sódio 99% para iniciar a preparação da solução, pesou-se a quantidade necessária de reagente em um béquer. Em seguida, adicionou-se ao béquer cerca de 50 ml de água destilada, com o auxilio de um bastão de vidro solubilizou-se o soluto e transferiu-se a solução com o auxilio de um funil para um balão volumétrico de 250 ml.
Lavou-se inúmeras vezes com água destilada o bécker, o funil e o bastão de vidro, incluiu-se as água de lavagem dentro do balão volumétrico e completou-se o volume até a marca de aferição do menisco, utilizou-se um conta gotas. Tampou-se o balão volumétrico e o agitou de maneira a homogeneizar a solução. Transferiu-se a solução para um frasco de polietileno limpo e seco, e etiquetou-se com o nome da equipe, o nome da solução, a concentração, a turma e a data que em foi realizado o experimento.
Experimento 02: Calculou-se o volume necessário de ácido clorídrico 37% para preparação da solução. Adicionou-se cerca de 50 ml de água e um béquere em seguida com o auxílio de uma pipeta graduada mediu-se o volume do ácido, transferiu-se lentamente o ácido para o béquer, agitou-se a solução com auxílio de um bastão de vidro e transferiu-se a solução, com auxílio de um funil, para um balão volumétrico de 250 mL. Lavou-se inúmeras vezes com água destilada o bécker, o funil e o bastão de vidro e incluiu-se as água de lavagem dentro do balão volumétrico. Completou-se o volume do balão até a marca de aferição do menisco. Tampou-se o balão volumétrico e o agitou de maneira a homogeneizar a solução.
Transferiu-se a solução para um frasco âmbar de vidro limpo e seco, e etiquetou-se com o nome da equipe, o nome da solução, a concentração, a turma e a data que em foi realizado o experimento.
 
Resultados e discussões
Para a preparação de 250 mL (0,25 L) de solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L,calculou-se a massa de soluto necessária, sabendo que a massa molar do NaOH é 40 g/mol:
[NaOH] = __m__ 
 MM . V
0,10 = __m___
 40 . 0,25
m= 1g de NaOH
Como o NaOH disponível para o preparo da solução possuía grau de pureza de 99%, corrigiu-se a massa:
1g ------99%
 X ------ 100%
X= 1,03g de NaOH
A massa pesada foi de 1,034g, essa massa foi dissolvida em um bécker com 50mL de água, observou-se que conforme ocorria a dissolução o bécker começou a aquecer, indicando que o preparo dessa solução ocorre com desenvolvimento de energia térmica, ou seja, trata-se se um processo exotérmico. Após resfriar a solução, transferiu-a para um balão volumétrico de 250mL, lavou-se o bécker, o bastão de vidro e o funil, que foram usados na transferência, excessivas vezes para que não ocorresse percas do soluto, aferiu-se o volume e homogeneizou-se a solução.
A solução de NaOH 0,1 mol/L foi acondicionada em um frasco de polietileno, pois se guardada em frasco de vidro, reage com o vidro formando silicatos.
No experimento 2, para a preparação de 250 mL (0,25L) de solução de HCl 0,1 mol/L, calculou-se a massa de ácido a ser utilizada, sabendo que a massa molar do HCl é 36,5 g/mol:
 [HCl] = __m__ 
 MM . V
0,10 = __m___
 36,5 . 0,25
m= 0,9125g de HCl
Como o HCl disponível no laboratório possuía pureza de 37%, corrigiu-se a massa:
0,9125g ------ 37%
 X ------ 100%
 X= 2,47g
Como o HCl é uma substâcia líquida, ele não pode ser pesado, então, sabendo que sua densidade é 1,19g/mL, transformou-se o valor da massa em volume:
d = __m__
 V 
1,19 = __2,47__
 V
V= 2,08 mL ≈ 2,1 mL de HCl
Mediu-se o volume de 2,2 mL do ácido concentrado e transferiu-se ara um bécker com 50 mL água, adicionou-se o ácido sobre a água, pois o HCl é extremamente reativo em água e caso colocasse a água sobre o acido, poderia ocorrer uma explosão. Após diluído, transferiu-se a solução para um balão volumétrico de 250mL, aferiu-se o volume, homogeneizou-se e acondicionou-se em frasco âmbar de vidro. 
Conclusão
Através dos experimentos realizados, concluiu-se que a partir de cálculos pode-se definir a quantidade exata de soluto ou solvente para preparar soluções com concentrações desejadas. Concluiu-se também que ao trabalhar com substâncias ácidas e básicas, muitos cuidados devem ser tomados, como o uso de EPI, uso de capela para evitar inalação de gases tóxico e observar as características das substâncias quanto ao armazenamento.
Referências Bibliográficas
[1] Livro de Química Série Novo Ensino Modelo Único, Capitulo 31, ”Soluções (I)”, Antonio Sardella.
[2] http://www.soq.com.br/conteudos/em/solucoes/p4.php, acessado em 05/11/2015.	
[3] Livro de Química Série Novo Ensino Modelo Único, Capitulo 32, ”Soluções e Concentrações (II)”, Antonio Sardella.
[4] http://www.colegioweb.com.br/ph-e-poh/solucoes-acidas-basicas-e-neutras.html, acessado em 05/11/2015.
[5] http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ar_calculoph.html, acessado em 05/11/2015
[6] https://sites.google.com/site/scientiaestpotentiaplus/acido-cloridrico, acessado em 05/11/2015
[7]]http://www.brasilescola.com/quimica/hidroxido-de-sodio.htm,acessado, acessado em 05/11/2015.