DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE ÍONS H+ COM INDICADORES

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
LAB. DE QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA – 6638
DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE ÍONS H+ COM INDICADORES
ACADÊMICOS: 
EMERSON DE OLIVERA 					 RA - 106188
RENAN CÉSAR CARREIRA COSTA			 RA - 103138
GUILHERME CACILHA DOMINGOS 			 RA - 103648
GUSTAVO ROSADA DE OLIVEIRA RA - 106136
LEONARDO HENRIQUE ABREU RA - 106123
VINICIUS DE OLIVEIRA FERRARI RA - 106137 
TURMA – 002 PROFESSOR(A): CARLA
MARINGÁ, 25 DE JULHO DE 2017
INTRODUÇÃO
A concentração de uma solução deve ser expressa em unidades quantitativas. São usadas as chamadas unidades de concentração que são medidas quantitativas da afinidade de soluto que se dissolve. A quantidade relativa de uma substância é conhecida como concentração.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Tratando se de soluções aquosa de ácidos e bases, exprimidos frequentemente a concentração de íons (H+) e do íon hidroxila (OH-), em termos do logaritmo negativo da concentração. Por definição, o logaritmo negativo de íons H+ é o pH:
pH=-log[H+]
A expressão equivalente para a concentração de íons hidroxila é:
Uma vez que o produto iônico da água, a temperatura ambiente é 1,0x10^-14, o pH da água pura é 7, pois:
[H+]=1,0x10^-7 -log1,0x10^-7=7
Segue se que: 
Quando pH é menor que 7, a solução é ácida e quando pH é maior que 7, a solução é básica.
Alaranjado de metila é um indicador de pH frequentemente usado em titulações. É frequentemente escolhido para ser usado em titulações por causa de sua clara mudança de coloração dependendo o da solução ser ácida ou básica. Sua fórmula química é C14H14N3O3SNa quando se apresenta na forma de sal de sódio. O par ácido-base correspondente é C14H14N3O3S-OH / C14H14N3O3S-O-. A pKa do par é 3,39.
Carmim de índigo ou índigo-carmim, ou sal sódico do ácido 5,5'-indigodisulfônico, é um corante e indicador de pH com a fórmula química C16H8N2Na2O8S2.
Amarelo de alizarina R é um corante azóico amarelo produzido por reações de copulação diazo, C.I. 14030. É usualmente encontrado como um sal de sódio. Na sua forma pura é um sólido cor de ferrugem. É um indicador de pH. 
Alaranjado IV é um composto usado em titulações ácido básicas é um composto orgânico com fórmula C16H19N3NaO3S e massa molecular do composto de 356,395130 g/mol. Como indicador de pH, apresenta ponto de viragem de pH 3,4 até 4,8 , quando vira de vermelho para amarelo, e é usado normalmente na forma de solução aquosa. 
OBJETIVOS
Determinar a faixa de viragem dos indicadores: alaranjado de metila, alaranjado IV, carmim índigo e amarelo de alizarina R.
Determinar a concentração de íons hidrogênio [H+] de uma solução.
Calcular a constante de ionização, Ka, do ácido acético (HC2H3O2)
PROCEDIMENTOS
-Experimento 1: Preparação de soluções padrão ácida e básica 
INSTRUMENTOS
20 tubos de ensaio
Pipeta graduada de 10,0 ml e 2,0 ml
Água destilada 
Solução de 1,0 mol/L de hidróxido de sódio
Solução de 1,0 mol/L de ácido clorídrico
Indicadores de : Alaranjado IV, Alaranjado de Metila, Índico Carmin, Alizarina R
PROCEDIMENTOS
Enumerar os tubos de 1-5 A, 1-5 A’ para as soluções que terão o ácido clorídrico como substância a ser padronizada e 1-5 B, 1-5 B’ para as soluções que terão o hidróxido de sódio como substância a ser padronizada;
Transferir para o tubo 1 A 10,0 ml de ácido clorídrico e para o 1 B 10,0 ml de hidróxido de sódio com a ajuda da pipeta graduada;
Colocar nos tubos de 2-5 A/B colocar 9,0 ml de água destilada com a ajuda da pipeta graduada;
Retirar 1,0 ml de cada tubo e colocar no outro na sequência de 1→2→3→4→5, tanto para A como para B;
Após feito o processo anterior, transferir metade do volume de cada tubo para seu correspondente em A’/B’ (A→A’ e B→B’);
Colocar 2 gotas dos indicadores de , sendo que: 1-5 A indicador alaranjado IV, 1-5 A’ indicador alaranjado de metila, 1-5 B indicador índigo carmim, 1-5 B’ indicador amarelo de alizarina R, agitando a solução para homogeneizar; 
 Anotar as cores resultantes, calcular o das soluções e construir uma tabela determinando a faixa de viragem de cada uma.
-Experimento 2: Determinação da concentração de íons hidrogênio, (), em uma solução
INSTRUMENTOS
Uma amostra desconhecida que deseja calcular a concentração de 
2 tubos de ensaio
Pipeta graduada de 5,0 ml
Indicador de :fenolftaleína 
PROCEDIMENTOS
Numerar os tubos 1 e 2;
Com o auxílio da pipeta graduada, transferir 4,0 ml da amostra desconhecida para cada tubo de ensaio;
Colocar 2 gotas do indicador de fenolftaleína para verificar se a solução é ácida ou básica comparando com as cores obtidas no experimento 1;
Determinar o da solução.
-Experimento 3: Determinação da constante de ionização, Ka, do ácido acético
INSTRUMENTOS
2 tubos de ensaio
Pipeta graduada de 5,0 ml 
Solução de 0,10 mol/L de ácido acético
Indicador de : alaranjado de metila e alaranjado IV
PROCEDIMENTOS
Colocar 4,0 ml da solução de 0,10 mol/L de ácido acético nos tubos de ensaio com o auxílio da pipeta graduada;
Adicionar os indicadores de , em um tubo o indicador alaranjado de metila e no outro tubo o indicador alaranjado IV;
Comparar as cores obtidas nos tubos com as cores da série A e A’ do experimento 1 para saber o e portanto, a concentração de íons ;
Anotar o valor da concentração de íons hidrogênio;
Calcular a constante de ionização, Ka. 
ANALISE E RESULTADOS
Experimento 1: Preparação de solução padrão ácida e básica
	Preparação solução padrão ácida – Ácido Clorídrico
Para os tubos de solução ácida, nomeados de 1A até 5A e 1A’ até 5A’ foram utilizados, como indicadores de ácido-base o alaranjado IV e o alaranjado de metila, respectivamente.
Foi calculada a concentração de íons a partir da diluição do ácido clorídrico (HCl), calculou-se o PH e registrou a coloração indicada. Tais dados foram esquematizados na tabela 1.0 e 2.0
Tabela 1.0 – Indicador ácido-base: Alaranjado IV
	TUBO (HCL)
	
	pH
	Cor
	1A
	1
	0
	Pink
	2A
	0,1 mol/L
	1
	Rosa
	3A
	0,01 mol/L
	2
	Laranja
	4A
	0,001 mol/L
	3
	Laranja/avermelhado
	5A
	0,0001 mol/L
	4
	Amarelo
	
Pela tabela 1.0 é possível indicar a faixa de viragem do indicador alaranjado IV, que é entre a cor vermelho e amarelo, ou seja o pH da faixa de viragem está dentro do esperado na teoria que e algo entre 3,0 e 4,0.
Tabela 2.0 – Indicador ácido base: Alaranjado de metila
	TUBO (HCL)
	
	pH
	Cor
	1A’
	1
	0
	Vermelho
	2A’
	0,1 mol/L
	1
	Vermelho/Laranja
	3A’
	0,01 mol/L
	2
	Laranja
	4A’
	0,001 mol/L
	3
	Laranja Claro
	5A’
	0,0001 mol/L
	4
	Laranja/Amarelo
Pela tabela 2.0 é possível indicar a faixa de viragem do indicador alaranjado de metila, que é entre a cor laranja e amarelo, ou seja o pH da faixa de viragem está dentro do esperado na teoria que e algo entre 3,1 e 4,4.
Preparação solução padrão básica – Hidróxido de Sódio
Para os tubos com solução básica, nomeados de 1B até 5B e 1B’ até 5B’, foram utilizados, como indicadores de ácido-base o índigo carmim e o amarelo de alizarina, respectivamente. 
Foi registrada a concentração dos íons a partir da diluição do hidróxido de sódio (NaOH), através dos cálculos, obteve-se a concentração dos íons e dessa forma, calculou-se o PH. As colorações obtidas foram registradas. Tais informações, foram esquematizadas na tabela 3.0 e 4.0
Tabela 3.0 – Indicador ácido-base: Índigo Carmim
	TUBO (NaOH)
	
	
	pH
	COR
	1B
	1
	
	14
	Amarelo
	2B
	0,1 mol/L
	
	13
	Verde
	3B
	0,01 mol/L
	
	12
	Azul
	4B
	0,001 mol 
	
	11
	Azul Escuro
	5B
	0,0001 mol/L
	
	10
	Azul Escuro
Pela tabela 3.0 é possível indicar a faixa de viragem do indicador Índigo Carmim, que é entre a cor azul e amarelo, ou seja o pH da faixa de viragem está dentro doesperado na teoria que e algo entre 11,4 e 13,0.
Tabela 4.0 – Indicador ácido-base: Amarelo de Alizarina
	TUBO (NaOH)
	
	
	pH
	COR
	1B’
	1
	
	14
	Vermelho
	2B’
	0,1 mol/L
	
	13
	Vermelho/Laranja
	3B’
	0,01 mol/L
	
	12
	Laranja
	4B’
	0,001 mol 
	
	11
	Laranja claro
	5B’
	0,0001 mol/L
	
	10
	Amarelo
 
Pela tabela 4.0 é possível indicar a faixa de viragem do indicador amarelo de Alizarina, que é entre a cor amarelo e vermelho, ou seja o pH da faixa de viragem está dentro do esperado na teoria que e algo entre 10,1 e 12,0.
Experimento 2: Determinação de Íons e pH de uma solução problema.
Inicialmente, determinou-se o caráter geral da solução através da fenolftaleína. A coloração obtida foi rosa, portanto concluiu-se que a solução, devido as características da fenolftaleína era uma solução básica.
Aplicou-se, então, os indicadores utilizados para as soluções básicas no experimento 1.
Para o tubo 1, foi utilizado o índigo carmim, a coloração obtida foi azul escuro (semelhante ao tubo 3B do experimento 1)
Para o tubo 2, foi utilizado o amarelo de alizarina, a coloração obtida foi o laranja claro (semelhante ao tubo 4B’ do experimento 1)
Portanto, determinou-se que o pH da solução estava entre 11-12, assim a concentração de íons estaria entre .
Experimento 3: Determinação da constante de ionização, Ka, do ácido acético
Utilizando-se dos indicadores da solução ácida, alaranjado IV para o tubo 1 e alaranjado de metila para o tubo 2, obteve-se as seguintes colorações:
Tubo 1 – Laranja (semelhante ao tubo 4A) 
Tubo 2 – Amarelo (semelhante ao tubo 4A’)
	Assim, utilizou-se para o equilíbrio a concentração de íons referente aos tubos 4A e 4A’.
 Dessa forma, calculou-se o Ka 
	
ANÁLISE E DISCUSSÃO
Preparação solução padrão ácida - Ácido Clorídrico
Para os tubos de solução ácida, nomeados de 1A a 5A e 1A’ a 5A’.
Nos tubos de 1A a 5A usamos o indicador ácido-base Alaranjado IV que varia de uma cor pink a um amarelo onde o pink representa a maior [H+] e o menor pH e amarelo a menor [H+] e o maior pH, nos tubos de 1A’ a 5A’ utilizamos outro indicador ácido-base o Alaranjado de metila que varia de uma cor vermelha a um laranja amarelado onde o vermelho representa a maior [H+] e o menor pH, já o laranja/amarelo a menor [H+] e o maior pH.
Preparação solução padrão básica - Hidróxido de Sódio
Para os tubos com solução básica, nomeados de 1B até 5B e 1B’ até 5B’.Nos tubos de solução de 1B a 5B usamos o indicador Índigo Carmim que varia de amarelo para azul escuro, onde o amarelo é a maior [OH-] e o maior pH e o azul escuro a menor [OH-] e o menor pH, nos tubos de 1B’ a 5B’ utilizamos o indicador Amarelo de Alizarina R que varia de vermelho a amarelo, onde o vermelho é a maior [OH-] e o maior pH, e o amarelo a menor [OH-] e o menor pH.
Experimento 2 - Após adicionarmos 4 ml de uma amostra desconhecidas, acrescentamos 2 gotas de fenolftaleína, assim descobrindo que a amostra tem um caráter básico, pois ela havia adquirido uma coloração rosa. Em seguida dividimos 2 tubos, e novamente adicionamos 4 ml da mesma solução, porém adicionamos 2 gotas de Índigo carmim no tubo 1, e sua coloração obtida foi a azul escura( semelhante ao 3B), e no tubo 2, duas gotas de amarelo de alizarina, chegando a coloração de um laranja claro( semelhante ao 4B`). Conseguindo chegar a conclusão em que sua [H+] estaria aproximadamente entre .
 
CONCLUSÃO
A partir dos experimentos realizados durante a aula, conseguimos identificar se tal substância é ácida ou básica, e ainda mais conseguindo descobrir se a mesma teria uma concentração aproximada de íons [H+], através dos indicadores de ph, por exemplo no experimento 2, utilizamos a Fenolftaleína para conseguirmos descobrir se a amostra desconhecida era ácida ou básica, e logo após utilizamos outro indicador para descobrir qual a sua [H+] aproximada, através de sua coloração, conseguimos encontrar o seu ph aproximado, assim conseguimos calcular a sua [H+].
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
Sites consultados:
<http://www.ehow.com.br/descobrir-concentracao-ph-como_237692/>
Acessado dia 26/07/2017 as 21:02 horário de Brasília.
<http://ftp-acd.puc-campinas.edu.br/pub/professores/ceatec/celene.bioquimica/medicina%202%C2%BA%20periodo%20cardio/aula-8-pH-sistemas%20tamp%C3%B5es.pdf > Acessado dia 26/07/2017 as 21:02 horário de Brasília.
Livros consultados:
Química a ciência central 9°edição Brown. Leway. Bursten
QUÍMICA. GERAL. James E. Brady. Gerard E. Humiston 6°edição ... Matemática para a Química Geral,