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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS – UFMG DEPARTAMENTO DE QUIMICA RELATÓRIO ESTEQUIOMETRIA Belo Horizonte 2 INTRODUÇÃO Nas reações químicas, é importante se prever a quantidade de produtos que podem ser obtidos a partir de certa quantidade de reagentes consumidos. Os cálculos que possibilitam prever essa quantidade são chamados de cálculos estequiométricos. É o calculo de quantidade de substâncias que interagem, podendo ser do reagente consumido ou do produto formado e baseia-se nas proporções constantes. Os cálculos estequiométricos baseiam-se na lei de conservação de massa, lei das proporções definidas e lei das proporções múltiplas, ou seja, coeficientes da equação. É importante saber que, numa equação balanceada, os coeficientes nos dão proporção em massa, volume, quantidade de matéria (mol), número de moléculas, e /ou dos participantes da reação. OBJETIVO Determinar a relação estequiométrica de uma reação entre sulfato de cobre II e o hidróxido de sódio, com formação de um precipitado azul de hidróxido de cobre II. A medida realizada para os fins estequiométricos do experimento será a altura do precipitado formado, já que esta é diretamente proporcional à massa. SISTEMAS SISTEMA I: CuSO4 + NaOH (Formação de precipitado, construção de Gráfico) Colocou-se em uma estante pra tubos de ensaio, 6 tubos de Nessler (fundo chato); Adicionou-se a cada um dos tubos, sucessivamente com pipeta graduada, a solução de NaOH 0,5 mol L-1na seguinte ordem: 11,00;10,00;7,00; 6,00; 4,00 e 2,00 ml; Em seguida, adicionou-se com pipetada graduada aos mesmos tubos, solução de CuSO4 0,5 mol L -1na seguinte ordem 1,00; 2,00; 5,00; 6,00; 8,00 e 10,00 ml; 3 Misturaram-se as soluções com um bastão de vidro, e logo após foram deixadas em repouso por aproximadamente 20 minutos; Mediu-se com a régua, a altura do precipitado formado em cada tubo; Ao término do experimento, descartaram-se os resíduos contendo hidróxido de cobre II em recipientes apropriados; Preencheu-se uma tabela com os volumes de reagentes utilizados em cada tubo e suas respectivas alturas de precitados formados. Figura 1 – Soluções após decantação SISTEMA II: Equação Balanceada Preencheu-se uma tabela com as quantidades de matéria dos reagentes e produtos antes e depois da reação realizada nesta prática. RESULTADOS E DISCUSSÕES SISTEMA I: A reação balanceada ocorrida neste experimento pode ser representada dessa forma: CuSO4(aq) + 2NaOH(aq) Cu(OH)2(s) + NaSO4(aq) Os produtos da reação são o hidróxido de cobre(II) (sólido insolúvel de coloração azul) e sulfato de sódio (sal solúvel). 4 Após aguardar aproximadamente 15 minutos, foi medida com régua a altura do precipitado formado em cada tubo. Através das medidas obtidas, foi preenchida a tabela abaixo: Tabela 1 – Volume de reagentes e altura do precipitado TUBO Volume de CuSO40,5 mol L -1 (mL) Volume de NaOH0,5 mol L-1 (mL) Altura do Precipitado (cm) 0 0,00 12,00 0,0 1 1,00 11,00 1,3 2 2,00 10,00 2,5 3 5,00 7,00 2,0 4 6,00 6,00 1,3 5 8,00 4,00 1,0 6 10,00 2,00 0,4 7 12,00 0,00 0,0 O erro da pipeta é de +/- 0,05mL Utilizando a tabela citada acima, foi construído um gráfico que mostrasse a variação da altura em função do volume de solução de CuSO4 adicionado. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 2 4 6 8 10 12 14 A lt u ra d o P re ci p it ad o ( cm ) Volume de CuSO4 (mL) Análise da Reação Concentração 5 SISTEMA II: Preencheu-se uma tabela com as quantidades de matéria (mol) dos reagentes e produtos antes e depois da reação, nos evidencia qual tubo estava com as quantidades estequiométricas. Tabela 2 – Concentração de reagentes e produtos CuSO4 mMol NaOH mMol Cu(OH)2 mMol NaSO4 mMol TUBO 1 Antes 0,5 5,50 0,00 0,00 Depois 0,00 4,50 0,50 0,50 TUBO 2 Antes 1,00 5,00 0,00 0,00 Depois 0,00 3,00 1,00 1,00 TUBO 3 Antes 2,50 3,50 0,00 0,00 Depois 0,75 0,00 1,75 1,75 TUBO 4 Antes 3,00 3,00 0,00 0,00 Depois 1,50 0,00 1,50 1,50 TUBO 5 Antes 4,00 2,00 0,00 0,00 Depois 3,00 0,00 1,00 1,00 TUBO 6 Antes 5,00 1,00 0,00 0,00 Depois 4,50 0,00 0,50 0,50 Com base nos dados preenchidos na tabela, é possível definir se há algum reagente em excesso e qual deles é: Nos tubos 1 e 2 o regente em excesso é o NaOH; Nos tubos 3,4,5 e 6 o reagente em excesso é o CuSO4. Concluindo-se que a proporção de sulfato de cobre (CuSO4) para hidróxido de sódio (NaOH) é de 1:2; pode-se, assim, descobrir-se qual é o reagente limitante em cada tubo. TUBO 1: CuSO4 = 1 ml M = n/v → 0,5 = n/0,001 → n = 0,5 m(Mol)/L NaOH = 11 ml M = n/v → 0,5 = n/0,011 → n = 5,5 m(Mol)/L Tendo-se em vista que a razão molar é 1:2, o número de mols de NaOH deveria ser 1 m(Mol)/L, conclui-se que reagente limitante no tubo 1 é o CuSO4. 6 TUBO 2: CuSO4 = 2 ml M = n/v → 0,5 = n/0,002 → n = 1,00 m(Mol)/L NaOH = 10 ml M = n/v → 0,5 = n/0,010 → n = 5,00 m(Mol)/L Tendo-se em vista que a razão molar é 1:2, o número de mols de NaOH deveria ser 2 m(Mol)/L, conclui-se que reagente limitante no tubo 1 é o CuSO4. TUBO 3: CuSO4 = 5 ml M = n/v → 0,5 = n/0,005 → n = 2,50 m(Mol)/L NaOH = 7 ml M = n/v → 0,5 = n/0,007 → n = 3,50 m(Mol)/L Tendo-se em vista que a razão molar é 1:2, o número de mols de CuSO4 deveria ser 1,75 m(Mol)/L, conclui-se que reagente limitante no tubo 1 é o NaOH. TUBO 4: CuSO4 = 6 ml M = n/v → 0,5 = n/0,006 → n = 3,00 m(Mol)/L NaOH = 6 ml M = n/v → 0,5 = n/0,006 → n = 3,00 m(Mol)/L Tendo-se em vista que a razão molar é 1:2, o número de mols de CuSO4. deveria ser 1,50 m(Mol)/L, conclui-se que reagente limitante no tubo 1 é o NaOH. TUBO 5: CuSO4 = 8 ml M = n/v → 0,5 = n/0,008 → n = 4,00 m(Mol)/L NaOH = 4 ml M = n/v → 0,5 = n/0,004 → n = 2,00 m(Mol)/L Tendo-se em vista que a razão molar é 1:2, o número de mols de CuSO4 deveria ser 1,00 m(Mol)/L, conclui-se que reagente limitante no tubo 1 é o NaOH. TUBO 6: CuSO4 = 10 ml M = n/v → 0,5 = n/0,010 → n = 5,00 m(Mol)/L NaOH = 2 ml M = n/v → 0,5 = n/0,002 → n = 1,00 m(Mol)/L Tendo-se em vista que a razão molar é 1:2, o número de mols de CuSO4 deveria ser 0,50 m(Mol)/L, conclui-se que reagente limitante no tubo 1 é o NaOH. 7 Para comprovar a afirmação anterior basta utilizar uma quantidade da solução sobrenadante que contém o excesso e novamente fazê-la reagir com o reagente limitante. Se novamente surgir solido insolúvel é porque realmente havia excesso de alguma substância. Os possíveis erros que podem ocorrer durante o procedimentos são decorrentes do tempo de decantação não suficiente, a utilização de um mesmo bastão de vidro para misturar todas as soluções, provável medida de volume incorreta devido à precisão e também pequena quantidades de solução que aderiram ás paredes do tubo. Uma maneira mais precisa de se medir a quantidade de precipitado formado é a medição de sua massa com uma balança, utilizando primeiramente o processo de filtração para a separação do sólido da solução sobrenadante. CONCLUSÃO Conclui-se com a pratica realizada que a quantidade de precipitado formado está diretamente proporcional à massa de reagentes adicionadose que a lei de conservação das massas é verdadeira e a premissa de que o volume, massa ou intensidade de cor de uma solução, está ligado estequiometricamente com a reação é real, logo podemos observar uma ferramenta indispensável para analise de sistemas, a estequiometria, de sorte que uma análise quantitativa podemos usá-la para determinar concentrações de sustâncias desconhecidas através de substâncias conhecidas. BIBLIOGRAFIA ATIKINS, Peter e JONES, Loreta; “Princípios da Química”, 5 Edição, 2012. http://zeus.qui.ufmg.br/~qgeral/downloads/aulas/aula%201%20- %20estequiometria.pdf
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