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UNIVERSIDADE DA INTEGRAÇÃO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA AFRO- BRASILEIRA INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA CURSO LICENCIATURA EM QUÍMICA DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL II DOCENTE: Dr: ALUISIO MARQUES DA FONSECA DISCENTES: Adriano Lourenço Mendes Jailson José Mafra PRÁTICA Nº 04 RELATÓRIO: ÁCIDOS E BASES Auroras 22/05/2017 ÁCIDOS E BASES 1. INTRODUÇÃO Svante August Arrhenius, químico sueco, foi um dos primeiros a sugerir conceitos sobre ácidos e bases nos finais do sec. XIX. Baseado em seus experimentos com condutividade elétrica em meio aquoso, Arrhenius propôs que os ácidos são todos os compostos que, em solução aquosa, se ioniza, produzindo como íon positivo apenas cátion hidrogênio (H + ), enquanto que as bases, também em solução aquosa, liberam hidroxilas, íons negativos OH - . Porém mais tarde os químicos descobriram que as reações entre ácidos e bases também ocorriam em meios não-aquosos, e até mesmo na ausência de solvente. A definição teve que ser descartada e substituída por uma nova mais ampla. Assim em 1923, o químico dinamarquês Johannes Nicolaus Bronsted propôs que um ácido é um doador de prótons e uma base é um receptor de prótons. A mesma definição fora proposta independentemente pelo químico inglês Thomas Lowry, e a teoria baseada nelas é amplamente conhecida como a “teoria de Bronsted-Lowry” de ácidos e bases. Na reação seguinte, o cloreto de hidrogênio (HCl) satifaz a definição Bronsted-Lowry de um ácido porque ele doa um próton do H + para a água. A água satisfaz a definição de uma base porque ela aceita um próton do HCl (ATKINS, 2002, p. 513). HCl(aq) + H2O(l) → H3O + (aq) + Cl - (aq) Segundo Bruni (2013, p. 148), no equilíbrio, a molécula de H2O encontra-se pouco dissociada, o que justifica a baixa condutibilidade elétrica de água. Há aproximadamente duas moléculas de água que se ionizam em cada 1 bilhão (10 9 ) dessas moléculas, 25 °C. A constante desse equilíbrio é denominada constante de dissociação da água ou constante de autoprotólise, ou ainda produto iônico da água. Essa constante é representada por KW, cujo valor pode ser calculado a partir da seguinte expressão: KW = [H + ][OH - ]. Essa relação descreve tanto a água pura quanto as soluções aquosas. A medida que [H + ] aumenta, [OH - ] diminui. As soluções ácidas são as que contêm mais H + (aq) que OH - (aq); as soluções básicas contém mais OH - (aq) que H + (aq). A concentração de H + (aq)/ pode ser expressa em termos de pH: pH -log[H + ] e soluções neutras quando [H + ] = [OH - ]. A 25 ºC o pH de uma solução ácida está abaixo de 7,00; pH de uma solução básica está acima de 7,00 e neutra quando o pH= 7,00 . A notação PX é também usada para representar o cologaritmo de outras grandezas pequenas, como em pOH e pKw. O pH de uma solução pode ser medido com medidor de pH, ou ele pode ser estimado usando-se indicadores ácido-base ( BROWN, 2005, p. 571) . Indicadores de pH: são substâncias que mudam de cor na presença de íons H + e OH - livres em solução, e assim são usados para indicar se uma solução é ácida ou básica. Assim, basta mergulhar a fita do indicador universal na solução desejada e comparar as cores adquiridas com a escala-padrão que aparece na embalagem do indicador. Ácidos fortes são eletrólitos fortes, ionizando completamente em solução aquosa e os fracos são eletrólitos fracos; apenas parte das moléculas existe em solução na forma ionizada. Constante de ionização ácida é expressa por Ka, que é a constante de equilíbrio para a reação: HA(aq) H + (aq) + A - (aq) Ka = [𝐻+].[𝐴−]. [HA] Quanto maior valor Ka, mais forte o ácido. A concentração de um ácido fraco e seu valor de Ka pode ser usado para calcular o pH de uma solução. As bases fortes comuns são os hidróxidos iônicos de metais alcalinos e dos metais alcalinos terrosos mais pesados. Os cátions das bases fortes têm acidez desprezível. As bases fracas incluem NH3, aminas e ânions de ácidos fracos. A extensão na qual uma base fraca reage com Tabela 1 - Exemplo de indicadores utilizados no laboratório de química INDICADOR FAIXA DE VIRAGEM MUDANÇA DE COR Alaranjado de metila 3,2 - 4,4 vermelho/laranja Verde de bromocresol 3,8 - 5,4 amarelo/azul Vermelho de metila 4,8 - 6,0 vermelho/amarelo Azul de bromotimol 6,0 - 7,6 amarelo/azul Vermelho de cresol 7,0 - 8,8 amarelo/vermelho Fenolftaleína 8,2 - 10,0 incolor/vermelho Amarelo de alizarina 10,1 - 12,0 amarelo/vermelho água para gerar o ácido conjugado correspondente e OH - é medida pela constante de dissociação básica, Kb. Essa é a constante para a reação: B(aq) + H2O(l) HB + (aq) + OH - (aq), onde B é base. Kb = [𝐵𝐻+].[𝑂𝐻−]. [B] A relação entre a força de um ácido e a força de sua base conjugada é expressa quantitativamente pela equação Ka x Kb = Kw, onde Ka e Kb são as constantes de dissociação para os pares ácido-base conjugados. O valor de KW, assim como o de todas as constantes de equilíbrio, varia com temperatura (BROWN, 2005, p. 572, 590). Os valores de [𝐻+] e [𝑂𝐻−] das soluções aquosas variam normalmente em uma extensa faixa de números com expoentes negativos. O vinagre, a água e o sangue, por exemplo, têm [𝐻+] de aproximadamente 1,0 x 10 -3 mol.L -1 , 1,0 x 10 -7 mol.L -1 e 4,0 x 10 -8 mol.L -1 , respectivamente, para evitar esses valores negativos, o químico dinamarquês Soren Sorensen propôs a a transformação desses valores em uma escala mais fácil de ser trabalhadoa por meio de logaritmos: a escala de pH. A letra p, minúsculo, vem de potencial (ou potência), e a letra H, maiúscula, quer dizer hidrogeniônico (ou concentração de H + ). O pH de uma solução é definida como: pH= -log[𝐻+] →[𝐻+] = 10-pH , em mol.L-1 De forma semelhante, define-se o pOH (potencial hidroxiliônico) como: pOH= -log[𝑂𝐻−] →[𝑂𝐻−] = 10-pOH , em mol.L-1 A determinação experimental da concentração de uma solução pode ser por meio de um procedimento denominado titulação, o qual envolve a adição de uma solução de concentração conhecida- titulante- a uma solução de concentração desconhecida- o titulado. O titulado é colocado em um frasco (erlenmeyer) com algumas gotas de um indicador ácido-base e o titulante é colocado em uma bureta, assim o gotejamento deve ocorrer até o ponto de equivalência, situação em que a quantidade de íons de OH - ( ou H + ), em mol adicionado como titulante, iguala-se á quantidade de íons H + (OH - ), presente na solução inicial. O ponto de equivalência ocorre quando a quantidade adicionada de titulante, em mol, é igual á determinada pela proporção estequiométrica para reação com o titulado. Esse ponto é indicado pelo momento de mudança de cor de um indicador, conhecido por ponto de viragem do indicador (BRUNI, 2013, p.151, 153, 154). 2. OBJETIVOS Identificar experimentalmente ácidos e bases através do uso dos indicadores; Observar as propriedades dos indicadores; Determinar a quantidade de um ácido (ou base) através de titulação ácido-base. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 3.1.MATERIAS: Papel de indicador; Seringa, 3 tubos de ensaio; Pipeta volumetrica; Pipeta graduada; Buretade 50 mL; 2 erlenmeyers de 125 mL; Pisseta com água destilada Bastão de plastico; Suporte metálico com agarrador para bureta. 3.2. REAGENTES OU SUBSTÂNCIAS: Vinagre; Veja orginal; Detergente; Água destilada; NaOH 0,1 mol/L; HCl 0,1 mol/L; Indicadores: amarelo de metila, azul de bromotimol e fenolftaleína; 3.3.MÉTODOS Parte 1 Usou-se papel indicador para verificar o pH das seguintes soluções comerciais: vinagre, veja original e água destilada, e numa tabela anotou-se resultado de cada solução analisada. Parte 2 Foi escolhido entre as soluções encontradas na bancada, a solução de NaOH 0,1 mol/L e fez-se os seguintes testes: Primeiramente enumerou os tubos ensaio de 1 a 3, seguida colocou-se em cada um dos três tubos 1 mL, desta solução escolhida e foi verificado o seu pH usando o papel indicador e registrou-se o resultado observado. Depois em cada um dos três tubos foram colocados duas gotas de um indicador ( um indicador diferente em cada tubo) e numa tabela anoutou-se a mudança de coloração observada. Parte 3 Foi preparado uma bureta com a solução de NaOH 0,1m/L. Com auxilio de uma pipeta graduada e seringa foi transferido 5mL de vinagre para um erlenmeyer e no outro erlenmeyer repetiu-se o mesmo procedimento, assim enumerou os de 1 e 2 respectivamente. Em seguida adicionou-se 50 mL de água destilada e 2 duas gotas de fenolftaleína em cada erlenmeyer. Realizou-se uma titulação adicionando gradualmente a solução de NaOH da bureta à solução de vinagre contido no erlenmeyer 1, agitando-se continuamente com movimentos circulares. Continuaram-se as adições de base gota a gota, tomando-se o cuidado na detecção do ponto final até que a solução rosa apareceu. Anotou-se o volume gasto. Repetiu-se os mesmos procedimentos no erlenmeyer 2. Achou-se a média da 1ª e 2ª titulação e calculou-se a concentração do ácido acético no vinagre. 4. RESULTADOS E DESCUSSÕES Parte 1- Medição de pH das soluções comercias A seguinte tabela resume os resultados obtidos na medição de pH das soluções comercias através de papel indicador. Tabela 2- pH das soluções comercias SOLUÇÃO CORMERCIAL pH de SOLUÇÃO Vinagre 3 Veja Original 9 Detergente 7 Água Sanitária 12 De acordo com a teoria, pH menor que 7 a substância é ácida, igual a 7 a substância é neutro e quando maior que 7 a substância é base. Assim concluímos que a solução de vinagro é acida porque tem o pH menor que 7, a solução de detergente é neutra porque tem o pH igual a 7 e já a solução de veja original e de água sanitária são bases porque têm pH maiores que 7. Parte 2- Uso de diferentes indicadores para determinar o pH de NaOH 0,1 M Segunda a teoria, em solução básica, indicador azul de bromotimol fica azul, amarelo de metila fica amarelo e fenolftaleína fica rósea. Logo concluímos as mudanças observadas conforme a tabela em cima está de acordo com a teoria. Tabela 3- Solução: Hidróxido de sódio 0,1 mol/L Indicador: Azul de bromotimol Vermelho de metila Fenolftaleína Mudança de cor observada Azul Amarelado Rósea pH aproximado: 14 12 < 14 Parte 3- Determinação de concentração de ácido acético em vinagra Eis equação da reação ocorrida entre de potássio e hidróxido de sódio. A reação ocorre na proporção de 1:1: CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O Tabela 4- Resultado de Titulações Volume de NaOH gasto na titulação 1ª Titulação 23 mL 2ª Titulação 23,5 mL Calculando média, assim fica: 𝑉𝑚 = 23 + 23,5 2 = 23,25𝑚𝑙 Cálculos: M CH3COOH . V CH3COOH = MNaOH . VNaOH m1 . V1 = m1 . V2 m1 . 5 ml = 0,1 M . 23,25ml m1 = 0,47M De acordo com calculos feitos a concentração do ácido acetico é de 0,47 M 5. CONCLUSÃO Conclui-se que por além de usar o medidor do pH para medir pH de substância ou solução, pode se também determinar o pH através de vários meios como papel indicador ou indicadores líquidos (como fenolftaleína, azul de bromotimol, amarelo de metila e entre outros), para conhecer o pH e também reconhecer se uma substância ou solução é acida ou básica e não só, os indicadores também são importantes na determinação de concentração de uma substância através do processo de titulação. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: BROWN, Theodore L.; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce Edward. Química: a ciência central. 9. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2005. BRUNI, Aline Thais, Ser protagonista: química. 2. ed. São Paulo: Edições SM, 2013.
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