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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE FÍSICO-QUÍMICA E ANALÍTICA GRADUAÇÃO EM FARMÁCIA QUÍMICA ANALÍTICA 2 APLICADA À FARMÁCIA RELATÓRIO DA PRÁTICA Nº1 PREPARAÇÃO E PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÕES Alunas/Matrícula: Lara Cecília 385864 Liviane Rabelo 389357 Roberta Gomes 390315 Professora: Mozarina Fortaleza, 2018 1 1. INTRODUÇÃO Análise Volumétrica é o procedimento analítico quantitativo, no qual a quantidade desconhecida de um composto é determinada através da reação deste com um reagente padrão ou padronizado. A solução de concentração exatamente conhecida é denominada solução padrão; e a operação que determina o volume de solução necessário para reagir com a solução problema é denominada titulação. Quando a quantidade de substância cuja concentração quer se determinar e a quantidade de solução padrão adicionada são quimicamente equivalentes, tem-se o ponto de equivalência (ou ponto final teórico) que é o ponto onde a reação se completa totalmente, para uma dada estequiometria da reação.Qualquer propriedade que varie bruscamente nas imediações do ponto de equivalência pode servir, em princípio, para a localização deste. Um meio muito usado é o que consiste em adicionar à solução a ser titulada um indicador, capaz de produzir mudança de coloração quando ao término da reação. No caso particular das titulações ácido-base, os indicadores são ácidos ou bases orgânicas (fracos) que na forma molecular apresentam coloração diferente daquela que tem na forma iônica. A viragem de um indicador se dá em um intervalo de pH característico para cada substância usada como indicador. A volumetria de neutralização é um método de análise baseado na reação entre os íons H3O+ e OH-, cuja extensão é conduzida pelo produto iônico da água. A Volumetria de Neutralização compreende: Acidimetria: que é a determinação da concentração de soluções ácidas por meio de soluções padrões de bases. Alcalimetria: que é a determinação da concentração de soluções básicas por meio de soluções padrões de ácidos. Numa titulação é necessário escolher um indicador que tenha o ponto de viragem mais próximo possível do pH da solução quando alcançado o ponto de equivalência. No caso da titulação de um ácido forte com uma base forte, onde o salto de pH no ponto de equivalência é bastante extenso, a escolha do indicador é menos crítica. 2. OBJETIVOS Preparar e padronizar soluções de Hidróxido de Sódio (NaOH) e Ácido Clorídrico (HCl). 2 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A. Preparo das soluções ● Preparo da solução de Hidróxido de sódio (NaOH) 0,1 mol/L: Primeiramente, realizou-se preparo de uma solução mãe de 250 mL de NaOH 1 M. Foi necessário saber qual a massa de NaOH que seria pesada para se obter essa solução-mãe, e para isso realizou-se o seguinte cálculo: M(mol/l)NaOH = m(g)NaOHMM (g/mol) NaOH x V (L) DADOS DO HIDRÓXIDO DE SÓDIO - Molaridade: 1 mol/L - Massa Molar: 39,997 g/mol - Volume (solução-mãe): 0,050 L Dessa forma, tem-se que: m(g) = M(mol/l)NaOH x MM (g/mol) NaOH x V (L) m(g)= 1 (mol/l) x 39,997 (g/mol) x 0,50 (L) m(g)= 1,999 g Tem-se, portanto, a massa teórica calculada. A massa real pesada foi 2,003 gramas, e com ela, preparou-se uma solução diluindo-a em 50 mL de água recentemente fervida, obtendo, assim, a solução-mãe. Para se obter a solução para a padronização, cada grupo necessitaria preparar uma solução padrão secundária de NaOH 0,1 M 250 mL, sendo esta uma solução mais diluída obtida pela solução-mãe. Para isso, fazia-se necessário retirar uma alíquota da solução-mãe, e para saber quanto seria esta alíquota, utilizou-se a seguinte relação: C1 x V1 = C2 x V2 , na qual - C1 (Concentração da solução-mãe - solução concentrada) = 1 mol/l - V1 (Volume da solução-mãe - solução concentrada) - C2 (Concentração da solução mais diluída) = 0,1 mol/l - V2 (Volume da solução mais diluída) = 0,25 L Dessa forma, tem-se que: 1 mol/L x V1 = 0,1 mol/L x 0,25 L V1 = 0,25 L de solução-mãe. Assim, retirou-se a alíquota da solução-mãe, que foi de 25 mL (ou 0,25 L) obtida pelo cálculo. Transferiu-se então esta alíquota para um balão de 250 mL e completou-se o volume restante com água destilada (25 mL de NaOH + 225 mL de água destilada). A solução foi transferida para um recipiente de plástico e não de vidro, visto que o hidróxido de sódio é capaz de reagir com o silicato presente nas paredes do recipiente de vidro. 3 ● Preparo da solução de Biftalato de Potássio (C6H4COOKCOOH) 0,1 mol/L Calculou-se, a partir da massa molar do biftalato de potássio, a quantidade necessária para preparar 50,0 mL de uma solução de 0,1 mol/L. Da seguinte forma: M(mol/l)C6H4COOKCOOH = m(g)C6H4COOKCOOHMM (g/mol)C6H4COOKCOOH x V (L) DADOS DO BIFTALATO DE POTÁSSIO: - Molaridade: 0,1 mol/L - Massa Molar: 204,2 g/mol - Volume: 0,050 L Dessa forma, tem-se que: m(g) = M(mol/l)C6H4COOKCOOH x MM (g/mol)C6H4COOKCOOH x V (L) m(g)= 0,1 (mol/l) x 204,2 (g/mol) x 0,50 (L) m(g)= 1,0211g Tem-se, portanto, a massa teórica calculada. A massa real pesada foi 1,0213 gramas. Essa massa foi transferida quantitativamente para um balão volumétrico de 50,0 mL, como orientado, lavou-se as paredes do béquer com água destilada e transferiu-se essa água para o balão volumétrico. Completou-se, portanto, com água destilada o volume do balão até a marca de 50,0 mL. Homogeneizou-se e guardou-se a solução em um frasco de polietileno. ● Preparo da solução de Ácido Clorídrico (HCl) 0,1 mol/L Por orientação da professora, para o preparo de uma solução-mãe de 250 mL de HCl 1M, de caráter mais concentrado, se devia procurar no rótulo do frasco do ácido clorídrico concentrado a sua densidade e sua concentração, expressa em peso e, a partir dessas informações, calcular a concentração em mol/L. Para isso, segue os dados obtidos do frasco: DADOS DO ÁCIDO CLORÍDRICO: - Densidade (ρ) 1, 190 g/mL - Massa molar do HCl: 36,460 g/mol - %m/m: 37% Estabeleceu-se então a seguinte relação: Molaridade HCl = x x = 12,08 mol/L1L 1,190g 37g HCl 100g de solução 1mol de HCl 36,460 g de HCl Encontrado a molaridade do frasco, posteriormente foi possível realizar uma relação para se obter a alíquota necessária que seria retirada do frasco para preparo da solução-mãe, a partir a seguinte relação: 4 C1 x V1 = C2 x V2 , na qual - C1 (Concentração do frasco) = 12,08 mol/l - V1(Alíquota para preparo da solução) - C2(Concentração da solução) = 0,1 mol/l - V2(Volume da solução) = 0,1 L Dessa forma, tem-se que: 12,08 mol/L x V1 = 0,1 mol/L x 50 mL V1= 0,5 mL Retirou-se então uma alíquota de 0,5 mL de HCl do frasco e transferiu-se para um balão de 50,0 mL, na qual o volume foi completado com água destilada e assim foi preparada a solução de HCl 0,1 mol/L. Na aula seguinte, realizou-se então a padronização do hidróxido de sódio e do ácido clorídrico. B. Padronização das soluções ● Padronização do Hidróxido de sódio A solução de hidróxido é um padrão secundária, pois pode reagir com o dióxido de carbono existente no ar, formando carbonato de sódio, bem como possui característica higroscópica, e assim necessita-serealizar a padronização antes de utilizá-la em outras titulações como titulante, para assim se obter sua concentração exata. Como padrão primário para titular o NaOH, utilizou-se o Biftalato de Potássio (BFK) que já havia sido preparado, de concentração 0,1 mol/L. No procedimento, o Hidróxido de Sódio foi adicionado na bureta, e no erlenmeyer foram adicionados 10 mL de BFK juntamente com 2 gotas de fenolftaleína, indicador utilizado, que vai identificar o ponto final da reação mediante mudança de coloração, na qual observa-se com a mudança para uma coloração rósea clara. O esquema do procedimento pode ser observado na gravura a seguir: 5 *Figura 1: Esquematização do procedimento realizado na padronização de NaOH Ressalta-se que o procedimento foi realizado em duplicata, a fim de se diminuir os possíveis erros experimentais que podem acontecer durante a titulação. Para efetivo cálculo da Concentração de NaOH, observa-se os dados a seguir: DADOS - Volume gasto de NaOH na bureta 13,91mL ou 0,01391L2 13,8+14,02 = (*feito a partir da média dos 2 volumes pela duplicata) - Volume de BFK usado = 10 ml ou 0,01 L - Molaridade de BFK = 0,1 mol/L Estequiometria e reação (1:1) *Figura 2: Reação que ocorre entre Biftalato de Potássio e NaOH, na qual obtêm-se um sal e há formação de água no meio. 6 Pela estequiometria do processo, utilizou-se a seguinte relação para descobrir a molaridade do Hidróxido de Sódio: Molaridade NaOH x V NaOH gasto = Molaridade BFK x V BFK Molaridade NaOH x 13,91mL = 0,1 mol/L x 10 mL Molaridade NaOH =0,072 mol/L ● Padronização do ácido clorídrico No procedimento, o Hidróxido de Sódio foi adicionado na bureta, e no erlenmeyer foram adicionados 10 ml de HCl juntamente com 2 gotas d , que foi o indicador ácido-base utilizado, que vai identificar o ponto final da reação mediante mudança de coloração, na qual observa-se mediante surgimento de uma coloração amarela. A coloração obtida foi devido a mudança de pH sofrida no meio reacional. Vale ressaltar que este procedimento se trata de uma neutralização de ácido forte por uma base forte. O esquema do procedimento pode ser observado na gravura a seguir: *Figura 3: Esquema do Procedimento de padronização do HCl Vale ressaltar que o procedimento foi realizado em duplicata, a fim de se diminuir os possíveis erros experimentais que podem acontecer durante a titulação. Para efetivo cálculo da Concentração de HCl, observa-se os dados a seguir: DADOS - Volume de NaOH gasto na bureta = 9,3 mL ou 0,0093 L2 9,3+9,3 7 - Volume de HCl no enlermeyer: 10 ml ou 0,01 L - Concentração/Molaridade do NaOH: 0,072 mol/l Estequiometria e reação (1:1) HCl + NaOH → NaCl + H20 Pela estequiometria do processo, foi possível realizar a seguinte relação: Molaridade HCl x Volume HCl = Molaridade NaOH x Volume NaOH Molaridade HCl x 10 mL = 0,072 mol/L x 9,3 mL Molaridade HCl=0,066 mol/L Pelo observado, a molaridade do HCl se apresentou um pouco abaixo da concentração esperada (perto de 0,1M). Tal fato pode ser explicado pelos possíveis erros experimentais observados na prática, como a troca de analista, que interfere na visualização do ponto final da reação bem como na própria titulação. C. Aplicações da volumetria ácido-base na análise de medicamentos ● Determinação de Ácido Acetilsalicílico em comprimidos C8O2H7COOH + NaOH → C8O2H7COONa + H2O V1NaOH= 14,4 mL 1 comprimido (0,06270g) ---- 0,5g AAS V2NaOH= 14,5 mL 0,3004g ---- x m1NaOH= 0,3004g x= 0,2395g de AAS m2NaOH= 0,3003g MNaOH= 0.0909 mol.L-1 0,6270g --- 100% 0,5g --- x x= 79,74% Obs: Valores “padrão” - PRIMEIRA TITULAÇÃO Nºmmol NaOH = MNaOH .VNaOH Nºmmol NaOH = 0,0909 mol.L-1. 14,4 mL Nºmmol NaOH = 1,3089mmol 1mmol AAS --- 1mmol NaOH nºmmol AAS= m/MM x --- 1,3089mmol 1,3089mmol= m/180g.mol-1 x= 1,3089mmol AAS m= 0,235602g AAS 0,3004g --- 100% 0,2356602g--x 8 x= 78,43% de AAS - SEGUNDA TITULAÇÃO Nºmmol NaOH = MNaOH .VNaOH Nºmmol NaOH = 0,0909 mol.L-1. 14,5 mL Nºmmol NaOH = 1,3180mmol 1mmol AAS --- 1mmol NaOH nºmmol AAS= m/MM x --- 1,3180mmol 1,3180mmol= m/180g.mol-1 x= 1,3180mmol AAS m= 0,23724g AAS 0,3003g --- 100% 0,23724g--x x= 79,00% de AAS - Média dos resultados: mmédia= (0,235602g+0,23724g)/2 mmédia= 0,2364g de AAS Percentualmédio= (78,43%+79,00%)/2 Percentualmédio= 78,71% ● Determinação de Hidróxido de magnésio Mg(OH)2 em leite de magnésia (método indireto) Mg(OH)2 + 2 HCl ↔ MgCl2 + 2 H2O + HClnão reagiu HClnão reagiu + NaOH ↔ NaCl + H2O - PRIMEIRA TITULAÇÃO MNaOH= 0.0909 mol.L-1 1200mg Mg(OH)2 --- 15 mL de leite MHCl = 0,0882 mol.L-1 x ---- 100 mL V1NaOH= 8,1mL x= 8g/100mL V2NaOH= 8,3 mL 8% de Mg(OH)2 Nºmmol HCl = nºmmol HCltotal - nºmmol HClnão reagiu Nºmmol HCl = (M.V) - (M.V) Nºmmol HCl = (0,0882 mol.L-1. 25,0mL) - (0,0882 mol.L-1. 8,1mL) Nºmmol HCl = 1,491mmol Nºmmol NaOH = MNaOH .VNaOH Nºmmol NaOH = 0,0909 mol.L-1. 8,1 mL Nºmmol NaOH = 0,7363mmol 1mmol Mg(OH)2 --- 2mmol HCl nºmmol Mg(OH)2 = m/MM x --- 1,491mmol 0,7455mmol= m/58,3g.mol-1 x= 0,7455 mmol Mg(OH)2 m= 0,0434626g Mg(OH)2 Alíquota Diluição 5mL --- 0,0434626g Mg(OH)2 0,434626g --- 5mL 50mL ---- x x --- 100mL 9 x= 0,434626g Mg(OH)2 x= 8,71g/100mL ou 8,71% Mg(OH)2 - SEGUNDA TITULAÇÃO Nºmmol HCl = nºmmol HCltotal - nºmmol HClnão reagiu Nºmmol HCl = (M.V) - (M.V) Nºmmol HCl = (0,0882 mol.L-1. 25,0mL) - (0,0882 mol.L-1. 8,3mL) Nºmmol HCl = 1,473mmol Nºmmol NaOH = MNaOH .VNaOH Nºmmol NaOH = 0,0909 mol.L-1. 8,3 mL Nºmmol NaOH = 0,7545mmol 1mmol Mg(OH)2 --- 2mmol HCl nºmmol Mg(OH)2 = m/MM x --- 1,473mmol 0,7365mmol= m/58,3g.mol-1 x= 0,7365 mmol Mg(OH)2 m= 0,0429379g Mg(OH)2 Alíquota Diluição 5mL --- 0,0429379g Mg(OH)2 0,429379g --- 5mL 50mL ---- x x --- 100mL x= 0,429379g Mg(OH)2 x= 8,59g/100mL ou 8,59% Mg(OH)2 - Média dos resultados: Porcentagemmédia= (8,71%+8,59%)/2 Porcentagemmédia = 8,65% de ( MgOH)2 4. CONCLUSÃO Diante do exposto, pode-se compreender os princípios da Volumetria de Neutralização, bem como observar na prática o procedimento de Titulação. Além disso, foi possível entender os tipos de soluções padrões e assim distingui-las de acordo com suas respectivas características. Somando-se a isso, viu-se as aplicações da volumetria ácido-base na análise de medicamentos e a sua relevância para esses procedimentos. Pelos resultados expressados, observar-se as concentrações abaixo das molaridades anteriormente propostas, e tal resultado se deve aos possíveis erros experimentais durante o experimento, como por exemplo, a troca de analistas realizada durante a prática. 10 5. REFERÊNCIAS [1] VOGEL, Arthur Israel.[tradução por GIMENO, Antônio da] Química Analítica Qualitativa – 5ª Edição – São Paulo: Editora Mestre Jou, 1981. [2] BACCAN, Nivaldo. Química Analítica Quantitativa Elementar -3ª Edição- São Paulo: Edgard Blucher, 2001 [3] Manual de Laboratório de Química Analítica 2. Universidade Federal do Ceará: Centro de Ciências, Departamento de Físico-Química e Analítica, 2017.2 Disciplina: Química Analítica aplicada à Farmácia 11
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