DETERMINAÇÃO DE TEOR DE CARBONATO NUMA AMOSTRA

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DETERMINAÇÃO DE TEOR DE CARBONATO NUMA AMOSTRA
Inconfidentes – MG
2017
DETERMINAÇÃO DE TEOR DE CARBONATO NUMA AMOSTRA
Inconfidentes – MG
2017
DETERMINAÇÃO DE TEOR DE CARBONATO NUMA AMOSTRA
Relatório apresentado ao curso de
 
Engenharia de Alimentos do Instituto Federal
 de Educação, Ciência e Tecnologia 
do Sul de Minas / Inconfidentes como pré-requisito para aprovação na disciplina de Físico-Química I.
Professor: 
Dsc.
 Alison Geraldo Pacheco.
Inconfidentes – MG
2017
EQUIPE TÉCNICA
Brenda Sobreiro Barbosa
Isabela Christina Cézar
Otávio Augusto Guidini
Rafael Júnior de Andrade
Raquel Coldibelli Ribeiro
Suzara Rayanne Ferreira Soares
Taynara Michelli Rodrigues Souza
RESUMO
O experimento foi voltado para a determinação do teor de uma amostra, compreendendo alguns conceitos de ácidos e bases antes de realizar os procedimentos. Foram feitos cálculos para determinar o teor da solução, para determinação do número de mols produzido e o percentual de carbonato e da amostra desconhecida.
SUMÁRIO
	INTRODUÇÃO........................................................................................03
OBJETIVO............................................................................................. 06
MATERIAIS E REAGENTES..................................................................07
METODOLOGIA.................................................................................... 07
RESULTADOS E DISCUSSÃO..............................................................08
CONCLUSÃO.........................................................................................09
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................09
INTRODUÇÃO
Na natureza temos dois tipos de transformações: as físicas e as químicas. Em que transformações físicas são aquelas que ocorrem sem que se formem novas substâncias. Os seja, as substâncias continuam a serem as mesmas, poderão apenas estar mais divididas, por exemplo, ou mudarem de estado físico. 
Já As transformações químicas ocorrem, quando existe a formação de novas substâncias, isto é, substâncias com propriedades diferentes das substâncias iniciais. No decurso das transformações químicas ou reações químicas em que se formam as novas substâncias, existem algumas evidências facilmente observáveis que permitem verificar a ocorrência dessas transformações. Como por exemplo: Uma mudança de cor; A libertação de um gás; A formação de um sólido; A formação de uma chama; O aparecimento de um cheiro característico. A maneira de representar uma reação química é denominada equação química.
Há quatro tipos importantes de reação, que são:
Reação de adição ou síntese
Ex: 2Mg (s) + O2 (g) 2MgO (s)
Reação de decomposição ou análise
Ex: (NH4)2Cr2O7 (s) N2 (g) + Cr2O3 (s) + 4H2O (g)
Reação de deslocamento ou simples troca
Ex: Fe (s) + 2 HCl (aq) H2 (g) + FeCl2 (aq)
Reação de dupla troca
Ex: Pb(NO3)2 (aq) + 2KI (aq) 2KNO3 (aq) + PbI2 (s)
A Lei da Conservação de Massas, ou Lei de Lavoisier é uma lei da química  utilizada no balanceamento de reações químicas. Todos os átomos presentes do lado esquerdo (reagentes) devem estar do lado direito (produtos). Mesmo que eles tenham mudado de número de oxidação (nox), de estado físico ou tenham se espalhado para formar mais de uma espécie diferente. A quantidade de matéria total deve permanecer a mesma, já que nenhum átomo foi criado e nem consumido.
Deve-se compreender também que estequiometria de reações é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas nestas, feito com base nas leis das reações e executado, em geral, com o auxílio das equações químicas correspondentes. É possível relacionar quantidades de matérias (mols), massa, número de moléculas e volume molar.
Por conta do procedimento realizado se faz necessário compreender alguns conceitos como: Ácido e Base, o que é o carbonato de sódio e o ácido clorídrico.
 “Os ácidos e bases são compostos químicos sempre presentes em nosso dia-a-dia. São matérias primas importantes na indústria de transformação e necessárias para o controle de vários processos industriais. Participam ativamente do metabolismo dos organismos vivos e, quando lançadas indevidamente no ambiente, podem alterar as condições ambientais favoráveis ao bem estar humano. Os ácidos possuem sabor azedo (ex.: frutas cítricas) enquanto que as bases têm sabor adstringente (“gosto de sabão”) e fazem parte da formulação de cosméticos, alimentos, refrigerantes, medicamentos, produtos de limpeza, produtos de higiene, etc. O meio mais comum para se determinar a acidez ou basicidade de um meio aquoso é a medida do pH da solução, mas este conceito não é tão simples como parece (Andrade, 2010).
“Os conceitos de ácido e de base foram introduzidos pela primeira vez em 1884, na Tese de Doutorado de Svante August Arrhenius (1859-1927; Prêmio Nobel de Química em 1903 e o primeiro a relacionar a quantidade de CO2 com o aumento da temperatura global). Ele associou a ideia de ácido com a presença de íons H3O+ e de base com a presença de íons OH-. Pela sua concepção clássica, ácidos seriam todas as substâncias capazes de formar íons hidroxônio (erroneamente chamado de “prótons”)
e bases todas as substância capazes de liberar íons hidroxila” (Andrade, 2010).
No entanto este conceito apresenta falhas havendo outros conceitos de acido e base. “Na tentativa de contornar este problema, Johannes Nicolaus Brønsted (1879-1947) e Thomas Martin Lowry (1874–1936), independentemente, em 1923, propuseram um conceito de ácido e base mais geral, pelo qual se definem ácidos (bases) como substâncias eletricamente neutras ou iônicas que, em solução, são capazes de doar (aceitar) “prótons”. Em outras palavras, os ácidos e as bases são definidos como doadores e aceitadores de “prótons”, respectivamente” (Andrade, 2010).
“Gilbert Newton Lewis, também em 1923, começou a trabalhar no seu conceito de ácidos e bases e introduziu uma generalização ainda maior a respeito desse assunto. Utilizando e estendendo as suas ideias sobre as ligações químicas, propôs que ácida seria uma substância que pode “aceitar” um par de elétrons em uma reação química e que básica é uma substância que pode “doar” um par de elétrons em uma reação química” (Andrade, 2010).
Segundo a CSC – Comercial e serviços químicos, carbonato de sódio também conhecido como barrilha, é usado em muitos produtos domésticos. Um grande número de formulações de produtos domésticos, sabão, detergente em pó, a imersão e lavagem etc... contem um teor variável de carbonato de sódio. Na Indústria Química
carbonato de sódio é uma reconhecida fonte de íons de sódio na produção de fosfatos de sódio, silicato de sódio, produtos químicos de cromo e produtos químicos para fotografia. Ele também é usado na produção de bicarbonato de sódio, que é um ingrediente essencial da bebida, revestimentos, detergentes, alimentos, diálise, e os mercados de cuidados pessoais. Para muitas destas aplicações, o carbonato de sódio é equivalente com a soda cáustica e na disponibilização de uma vantagem de custo.
Já o ácido clorídrico é um ácido inorgânico forte. À temperatura ambiente é um líquido levemente amarelado ou mesmo incolor. Devido ao fato de possuir caráter higroscópico, o que significa que absorve a água presente na atmosfera, e de liberar vapores tóxicos, o frasco que o contém deve permanecer vedado.
Quando carbonatos e ácidos reagem, o resultado é a liberação de dióxido de carbono (CO2). A decomposição do carbonato de sódio é espontânea quando este se encontra em contato com o ácido clorídrico em meio aquoso. Este processo gera, consequentemente, efervescência, devido àformação do gás CO2.
Dióxido de carbono ou gás carbônico é um produto químico formado por dois átomos de oxigênio e um átomo de carbono (CO2), encontrado naturalmente na atmosfera, produzido pela respiração dos animais e pela queima de qualquer matéria orgânica.
O dióxido de carbono é um dos principais responsáveis pelo efeito estufa na atmosfera, pois forma uma camada que impede que a radiação solar, refletida pela superfície em forma de calor se dissipe no espaço, o que garante as condições de temperatura e clima necessários para a existência da vida na terra.
Objetivos
Medir o volume de CO2 produzido em uma reação entre um sal e ácido e Utilizar a equação da lei do gás ideal, P.V = n.R.T, para determinar indiretamente o teor de carbonato de uma amostra.
MATERIAIS E REAGENTES
3.1 Materiais
1 Gral com pistilo (para preparar uma amostra)
Kitassato de 500mL
Mangueira de gás
Proveta de 100mL
Bacia
Agarrador
Haste
Rolha fechada para Kitassato
Papel toalha
Papel filme
Balança
Reagentes
Solução de ácido clorídrico (HCl 6,0 Mol/L)
Carbonato de Sódio (Na2CO₃);
Água
METODOLOGIA
Prendeu-se uma proveta de 100ml, cheia de água e com sua abertura fechada com papel filme, ao suporte universal pela garra. Com sua abertura virada para baixo, onde havia uma bacia de vidro também com água, retirou-se o papel filme sem causar bolhas na proveta.
Em outro suporte universal prendeu-se com a garra o Kitassato de 500mL, e ligou-se a proveta ao Kitassato por meio da mangueira de gás.
Em uma balança analítica, pesou-se 0,500g de carbonato de sódio em pó envolto por uma folha de papel toalha e colocou dentro do Kitassato.
Rapidamente, acrescentou ao Kitassato 20mL de ácido clorídrico e tampou com sua rolha, podendo observar a formação de gás que mexeu com o nível da água presente na proveta.
Fig. 1. Representação de como o sistema foi montado
. 
RESULTADO E DISCUSSÃO
Podemos calcular o teor de carbonato quando em contato com a solução aquosa de ácido clorídrico (HCl) pela reação:
Na2CO3(s) + 2HCl(aq) 2NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l)
Dessa forma pode-se perceber que o gás que movimentou a água contida na proveta foi o CO2, e com isso calcular o número de mols produzido.
Massa Molar do Na2CO3= 106 g/mol
PV = nRT 1,005761atm.0,08L = n . 0,08295L·atm·K−1·mol−1.293,15 K
n = 0,003308860739 mol de CO2
Através do número de mols podemos encontrar a massa correspondente de Na2CO3 produzida
106 g de Na2CO3 - 1 mol de CO2
 X g - 0,0033088 mol de CO2
X = 0,350739 g de Na2CO3
Com isso calcular o percentual de Na2CO3 na amostra:
0,502 g de Na2CO3 - 100%
0,350739 g de Na2CO3 - Y %
 Y = 69,87 %
Pode-se também determinar a massa em g do íon carbonato e com isso seu percentual na amostra
 106 g de Na2CO3 - 60 g de CO3 2-
 0,350739 g de Na2CO3 - Z g
Z = 0,1985 g de CO3 -2
0,502 g de CO3 2- - 100%
0,1985 g de CO32- - W %
 W = 39,55 %
CONCLUSÃO
Utilizando como referência o rótulo na embalagem do carbonato de sódio que nos informa um percentual de 95,5%, pode-se concluir que os resultados encontrados experimentalmente estão bem discrepantes, havendo erros experimentais durante a prática. 
No entanto, pode ser observada a reação do ácido clorídrico com o carbonato de sódio formando do dióxido de carbono que causou uma diferença no volume de água na proveta. E com isso por meio da estequiometria encontrar os valores das massas do percentual das amostras.
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Andrade, J. C. de. Química Analítica Básica: Os conceitos ácido-base e a escala de pH. C h e m k e y s - L i b e r d a d e p a r a a p r e n d e r, 2010. Online. Disponível em: http://www.portalmedquimica.com.br/arquivos/articleI-Acidez.php.pdf Acesso em 10 set 2017
Brasil Escola. Estequiometria de reações. Online. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/estequiometria-reacoes.htm> Acesso em 10 set 2017
CSC – Comercial e serviços químicos. Carbonato de Sódio. Online. Disponível em: <http://scsquimico.com.br/carbonato_de_sodio.php> Acesso em 10 set 2017
Infoescola. Lei da conservação das massas. Online. Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/lei-da-conservacao-das-massas/> Acesso em 10 set 2017
PERUZZO. F.M.; CANTO. E.L., Química na abordagem do cotidiano, volume 1, 4ª edição, ed moderna, São Paulo, 2010