6º RELATÓRIO - Volumetria e Neutralização - 7,8

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL
PROFESSORA: ANDRÉA FERRAZ
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO
“VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO”
Alunos: Audenor dos Santos Ribeiro Júnior 
 Bruno Rafael da Silva Santos
Turma: Engenharia Elétrica 2012.2 
Data: 30/01/2013
Juazeiro-Bahia
INTRODUÇÃO TEÓRICA
A titulação é um processo físico para determinação da concentração em valores específicos de uma substância desconhecida podendo ser esta de natureza ácida ou alcalino-básica. Quando a substancia de concentração desconhecida é um ácido, usamos uma base de concentração conhecida para determinar a concentração do ácido e vice-versa. [1] 
A técnica da titulação ácido-base consiste em usar uma reação imediata da qual a estequiometria é conhecida para se conhecer a concentração de uma substância. A solução, que possui concentração desconhecida, é denominada: titulado, e a solução cuja concentração é conhecida, é chamada: titulante.
 A reação de neutralização entre as duas soluções dá-se no chamado Ponto de Equivalência, no qual ocorre a neutralização do titulado, pela adição do titulante em pequenas gotas, obtendo-se assim o Ponto de Viragem, facilmente visualizado pela adição de um indicador durante a titulação. 
Os métodos volumétricos possuem vantagens como: execução fácil e rápida, método fácil de ser instalado e equipamentos não tão caros, porém apresenta também desvantagens como alto uso de reagentes. Existem 4 tipos de ensaios volumétricos: volumetria por precipitação, oxidação-redução, complexação e neutralização. Neste experimento será utilizada a de neutralização.
Volumetria por Neutralização consiste na reação ácido-base da amostra com o reagente formando sal e água. Os íons H+, provindos do ácido, reagem com os íons OH-, provindos do hidróxido, formando água (H2O) e os outros íons formando os respectivos sais. Tal fato pode ser percebido na equação 01 de reação no exemplo abaixo:
Equação 01: NaOH + HCl -> NaCl + H2O
Equação de uma reação ácido-base formando sal e água.
Outro modo de classificar as análises volumétricas é nominando-as em: acidimetria e alcalimetria. Acidimetria é a dosagem de um ácido na análise volumétrica, ou seja, é a determinação da concentração desconhecida de um ácido através da reação deste com uma base de concentração conhecida. Tal efeito dá-se pela adição lenta e quantitativa do ácido sobre a base conhecida, medindo assim o volume gasto e determinando o real valor.
Já a alcalimetria é o inverso da acidimetria, ou seja, é a dosagem de uma base na análise volumétrica. Determina-se a concentração desconhecida de uma base através da reação desta com um ácido de concentração conhecida. Tal efeito dá-se pela adição lenta e quantitativa da base sobre o ácido conhecido, medindo assim o volume gasto e determinando o real valor.
Outro processo envolvido no experimento é a padronização de uma solução. Soluções – padrão são soluções de concentração, rigorosamente conhecida, que podem ser preparadas por dois processos diferentes, conforme se dispõe ou não de uma substância primária ou padrão. Uma substância primaria ou substância padrão é aquela que apresenta características como: um elevado grau de pureza, não ser higroscópica, ser estável, reagir nas proporções indicadas pela equação química, ser bastante solúvel, ter elevada massa molar. 
Quando se dispõem de uma substância primaria pode preparar-se diretamente a solução-padrão medindo com rigor a massa correspondente a quantidade necessária e dissolvendo no volume de água necessário para obter a concentração pretendida. Quando não se dispõem de uma substância primária, prepara-se uma solução de concentração aproximada, mais concentrada do que a que se pretende e, por titulação com uma solução-padrão, determina-se a sua concentração exata. [2]. 
Contudo, esse processo não foi realizado na prática, porém sua menção aqui fez-se necessária devido a importância da precisão neste experimento.
OBJETIVOS
Tomar conhecimentos práticos e teóricos dos métodos utilizados em uma titulação de neutralização. Nesse experimento irá se determinar a concentração de uma solução de NaOH, a partir de uma solução de HNO3 de concentração conhecida.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Material Utilizado
Vidrarias
Béquer de 100 mL
Bureta de 50 Ml
3 Erlenmeyer de 250 mL 
Balão Volumétrico de 250 mL
Pipeta Graduada de 5 mL
Pipeta Volumétrica de 10 mL
Equipamentos
Suporte Universal
Garra
Funil
Reagentes
Ácido Nítrico Concentrado (HNO3)
Carbonato de Sódio (Na2CO3)
Hidróxido de Sódio (NaOH)
Metilorange (C14H14N3O3SNa)
Água Destilada
Procedimento
O experimento foi o de todos o mais simplificado, foi dividido em 2 etapas, apesar da primeira etapa não ter sido realizada, foi realizado o calculo inicial, portanto à descreveremos e a citaremos na discussão.
Etapa 1: Preparar e Padronizar uma Solução (HNO3) a 0,1 mol.L-1
Inicialmente calculamos o volume de Ácido Nítrico Concentrado (HNO3) necessário para a preparação da solução a 0,1 mol.L-1 em 250 mL, adicionamos 100 mL ao balão volumétrico e misturamos cuidadosamente com auxilio de uma pipeta graduada ao volume do NHO3 calculado, aferimos o volume do balão, transferiu-se a solução do ácido para uma bureta aferindo-a no zero, utilizando béquer e funil, padronizou-se o ácido com uma solução padrão de Carbonato de Sódio (Na2CO3) a 0,05 mol/L, através da transferência de 10 mL desta solução para um Erlenmeyer de 250 mL, em seguida adicionou-se 100 mL de água e algumas gotas de Metilorange (C14H14N3O3SNa), titulou-se a solução, anotamos o volume gasto de HNO3 após a viragem de amarelo para vermelho (salmão), repetiu-se a análise com os outros 10 mL da solução de Na2CO3, também foi anotado o volume gasto, e a partir da média desses dois volumes, calcularíamos o fator de correção do ácido preparado.
Etapa 2: Determinar a porcentagem de NaOH na solução de Soda Cáustica Comercial.
Utilizamos para essa etapa três Erlenmeyer de 250 mL, adicionamos em cada um deles 10 ml do Hidróxido de Sódio (NaOH), 100 mL de água destilada e três gotas do Metilorange (C14H14N3O3SNa), agitou-se com movimentos circulares, contra um fundo branco, iniciou-se a titulação, adicionando o Ácido Nítrico Concentrado (HNO3) gota a gota à solução de NaOH, observando o momento certo da mudança de coloração do indicador de amarelado para vermelho-salmão, que indicar a neutralização da solução, anotamos o volume gasto em cada uma das titulações, após calculamos a porcentagem de NaOH existente na solução de Soda Cáustica comercial através das médias dos volumes.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A titulação é um valor percentual da massa de um certo soluto inserido na massa de uma certa solução, o procedimento para realiza-la é a partir do percentual de massa já conhecida de um outro soluto, a partir desse ponto é realizada a mistura entre eles utilizando um indicador de pH ácido-base, onde aprendemos no experimento 4 que o mesmo assume diferentes cores em diferentes meios, dessa forma foi feita a mistura dessas soluções até que a mesma apresentasse a cor indicada para neutralização com um pH de 7, anotando-se assim o volume gasto e após realiza-se os cálculos para encontrar a porcentagem.
Como já foi citado não realizamos a primeira etapa do experimento, porém o calculo inicial foi elaborado e será apresentado nessa discussão, o calculo consistia em encontrar o volume de NHO3, os valores necessários para o cálculo estão listados na tabela abaixo:
Tabela 1: Valores usados nos Cálculos do volume de NHO3.
	ETAPA
	SUBST.
	CM
	M. MOLAR
	VOLUME
	D
	M. SOLUTO
	1
	NHO3
	0,1 mol.L-1
	63 g
	0,25 L
	1,42
	?
CM: Concentração Molar/M. MOLAR: Massa Molar/M. SOLUTO: Massa do Soluto (g)/D: Densidade: g/L 
Inicialmente calculou-se a massa através da fórmula e equação 1.
Fórmula 1a: Concentração Molarou Molaridade (M).
[ M = n1 ]
 V
(M: Molaridade em mol/L. / n1: Números de Mols de Moléculas do Soluto/ V: Volume da Solução (L))
Sabendo que n1 é calculado da seguinte forma:
[ n1 = m1 ]
 M1
(n1: Números de Mols de Moléculas do Soluto / m1: Massa do Soluto (g) / M1: Massa Molar do Soluto (g))
Substituindo-se os termos obtemos a real fórmula da concentração:
Fórmula 1b: Concentração Molar ou Molaridade (M).
[ M = m1 ]
 M1 x V
(M: Molaridade em mol/L. / m1: Massa do Soluto (g) / M1: Massa Molar do Soluto (g) / V: Volume da Solução (L))
Fundamentando-se na formula 1, obtemos a Equação 1.
Equação 1: Massa do Soluto NHO3.
[ 0,1 = m1 ] = m1 = 1,575 g
 63 x 0,25
(M: Molaridade em mol/L. / m1: Massa do Soluto (g) / M1: Massa Molar do Soluto (g) / V: Volume da Solução (L))
Após utilizamos a equação 2
Equação 2: Relação entre Massas e Massas.
[ 100 g (SOLUÇÃO) ----------------------- 70 g NHO3 ] 
[ 2,25 g (SOLUÇÃO) -------------------- 1,575 g NHO3 ] 
(Utilizou-se da Regra de Três)
Por fim utilizamos a fórmula e a equação 2 e encontramos o volume.
Fórmula 2: Densidade.
[ d = M ]
 V
(d: densidade / M: Massa / V: Volume)
Equação 2: Volume do NHO3
[ 1,42 = 2,25 ] 
 V
[ V = 2,25 ]
 1,42
[ V = 1,6 mL ]
 
(d: densidade (g/mL) / M: Massa (g) / V: Volume (mL))
A discussão da segunda etapa desse experimento é bem compreensível, porém antes precisamos citar algo sobre molaridade, uma mistura entre um ácido e uma base, sabemos que resulta em sal e água, para que a mesma ocorra sem falta ou sobra de alguma substância é necessária que os reagentes estejam com o mesmo número de mols como demostrado na equação abaixo.
Equação 3: Relação entre Massas e Massas.
[ HNO3(aq) + NaOH(aq) ---------> NaNO3(aq) + H2O(aq) ] 
 
 (1 MOL) + (1 MOL) (1 MOL) + (1 MOL)
Com esse conhecimento e utilizando-se da fórmula 1a, encontramos uma relação apresentada na Fórmula abaixo:
Fórmula 3: Relação entre Mols.
[ n1(HNO3(aq)) = Ma x Va ] 
[ n1(NaOH(aq)) = Mb x Vb ]
(M: Molaridade em mol/L. / n1: Números de Mols de Moléculas do Soluto/ V: Volume da Solução (L))
Sabendo que os números de mols são iguais, conclui-se:
 [Ma x Va = Mb x Vb ] 
(Ma: Concentração do Soluto 1 / Va: Volume do Soluto 1/ Mb: Concentração do Soluto 2 / Vb: Volume do Soluto 2)
Com esse conhecimento prosseguimos com a discussão apresentando os valores que já conhecíamos e os valores que encontramos no experimento para que enfim possamos realizar os cálculos. O etapa 2 foi realizada por três vezes, dessa maneira encontramos três volumes, sendo assim é necessário ser feita uma média desse volumes através da fórmula abaixo.
Fórmula 4: Média Aritmética dos Volumes.
[ MA = ( V1 + V2 + V3 ) ]
 3
(MA: Média Aritmética dos Volumes / V1: Volume 1 / V2: Volume 2 / V3: Volume 3)
Os volumes encontrados e a média já calculada estão apresentados na tabela a seguir:
Tabela 2: Volume Médio do HNO3 transferido.
	ETAPA
	V. Erlenmyer 1
	V. Erlenmyer 2
	V. Erlenmyer 3
	V. Médio
	2
	9,7 mL 
	9,7 mL
			9,5 mL
	9,63 mL
V. Erlenmyer: Volume Transferido para o Erlenmyer / V. Médio: Volume Médio.
A tabela seguinte apresenta os valores que já conhecemos dos solutos.
Tabela 3: Valores Conhecidos.
	ETAPA
	C. HNO3
	V. HNO3
	C. NaOH
	V. NaOH
	2
	0,107 mol/L-1 
	9,63 mL
	?
	10 mL
V.: Volume / C.: Concentração.
Vemos aqui que não temos a concentração no NaOH, que é justamente o que calculamos através da fórmula 3, demonstrando na equação 4.
Equação 4: Encontrando a Concentração do NaOH
 [0,107 x 0,00963 = Mb x 0,01 ] 
[Mb = 0,107 x 0,00963] 
 0,01
[Mb = 0,103 mol/L-1] 
(Mb: Concentração do NaOH)
O nosso objetivo é titular o NaOH, porém não temos o conhecimento do valor da massa do mesmo, não podendo assim realizar os cálculos, mesmo assim segue-se abaixo a fórmula que utilizaríamos.
Fórmula 5a: Titulação em Massa.
[ T = m1 ]
 m
(T: Titulação em Massa / m1: Massa do Soluto (g) / m: Massa da Solução (g))
Unindo-se as fórmulas 1b, 2 e 5a, encontramos a fórmula 5b abaixo.
Fórmula 5b: Titulação em Masssa.
[ T = C x M ]
 d
(C: Concentração ou Molaridade / M: Massa Molar do Soluto / d: Desnsidade / T: Titulação)
Desses valores já temos a Concentração igual a 0,103 mol/L-1 e a Massa Molar de NaOH que é 40 g, para calcularmos a densidade e encontramos a titulação do NaOH, precisaríamos primeiro saber qual é a massa, usando a formula 1b, como já foi citado, não possuímos a massa do NaOH, porque o mesmo não estava em estado puro e sim formando uma solução com a água. Concluímos a discussão encontrando apenas o valor da concentração do NaOH. 
Finalizando essa discussão citamos aqui um conceito importante para a titulação: Ponto de equivalência em um uma titulação, refere-se ao momento em que o titulado reagiu completamente com o titulante. Este ponto é atingido quando as concentrações do titulante e do titulado estão nas proporções estequiométricas da reação, proporções estas que são verificáveis por meio da equação química da reação, razão pela qual também é designado de ponto estequiométrico. [3]. 
Dessa forma quando uma solução entre duas substâncias está próxima do ponto de equivalência, a mesma apresenta uma mudança de pH, consequentemente mudando de cor o indicador utilizado, caracterizando assim o ponto de final da titulação. 
CONCLUSÕES
A técnica de titulação é bastante útil no preparo de soluções, e exige um cuidado extremo na manipulação tanto das vidrarias quanto dos reagentes. A padronização do ácido então toma papel fundamental visto que precisão neste experimento deve ser a maior possível, e embora utilizar um sinalizador para verificar o ponto de viragem da solução tenha uma precisão satisfatória para o experimento feito, industrialmente ele é inviável pois depende muito da agilidade e observação de quem está executando o experimento, torna-se mais viável então o uso do pHmetro, um aparelho utilizado na medição do pH de uma substância. Contudo isso não altera a validade do experimento, uma prática amplamente utilizada e de grande importância.
REFERËNCIAS
[1] Tutulação,Info escola, disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/titulacao/>
Acessado em 18 de Fevereiro de 2013
[2] Padronização de solução, Amigo Nerd, disponível em: <http://amigonerd.net/exatas/quimica/padronizacao-de-solucoes>
Acessado em 18 de Fevereiro de 2013
QUESTÕES
Consiste na determinação da concentração de uma solução, utilizando outra solução, cuja concentração é conhecida.
Facilitar a identificar o ponto de equivalência da titulação, do contrario, este ocorreria sem nossa percepção, dificultando o experimento,
Na reação teremos a seguinte equação,
[ NH3 + HCl → NH4Cl ] 
Desta reação temos que 1 mol de amônia neutralizará 1 mol de ácido clorídrico,
[ Mb = nb/Vb e Ma = na/Va] 
Como na = nb,
 [ Mb x Vb = Ma x Va] 
 [ Ma = Mb x Vb/ Va ] 
[Ma= 0,1 x 0,025/0,005] 
[ Ma= 0,5 mol/L ] 
A questão nos pede concentração em g/L, considerando a massa molar da amônia 17g/mol, 
 
[ 1 mol ---------------------- 17 g ]
[ 0,5 mol ---------------------- Xg ]
[ X = 8,5 g ]
 Então a concentração da amônia será de 8,5 g/ L .
Mb = concentração da amônia.
nb = numero de moles da amônia.
Vb = volume de amônia utilizado na titulação.
Ma = concentração do ácido clorídrico.
na= numero de moles do ácido clorídrico.
Va= volume de ácido clorídrico utilizado na titulação.
É o ponto em que o íons H3O+ provenientes do ácido se iguala aos íons OH- provenientes da base, pode-se identificá-lo utilizando um sinalizador ácido-base.Em uma titulação acido forte/base forte esse ponto é alcançado quando o pH da reação atinge 7, ou seja ela se neutraliza. Já quando se tem um ácido forte-base fraca, o ponto de equivalência ocorre com um pH<7. E quando se tem uma base forte/acido fraco ocorre o contrário, o ponto de equivalência ocorre com o pH>7.