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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO CURSO DE ENGENHARIA DE PESCA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA André Lucas, Gabriel Braga, Gabriel Henrique, Jefferson Henrique, Paulo Mendes AULA PRÁTICA Nº 3: PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÕES Disciplina de Análise Química – Prof. Dr. André F. Lavorante Recife – Pernambuco Novembro, 2018 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO CURSO DE ENGENHARIA DE PESCA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA André Lucas, Gabriel Braga, Gabriel Henrique, Jefferson Henrique, Paulo Mendes AULA PRÁTICA Nº 3: PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÕES Disciplina de Análise Química – Prof. Dr. André F. Lavorante Recife – Pernambuco Novembro, 2018 1. INTRODUÇÃO Titulação é tido como um método de análise quantitativa, no qual se determina a concentração de uma solução. Nesse processo ocorre a adição de quantidades discretas de um dos reagentes, geralmente a vidraria utilizada é a bureta, no qual conseguimos quantificar o volume perdido, ou seja, o volume gasto para ocorrer a reação da solução. Partindo-se de uma reação química de síntese ou adição, temos que a titulação volumétrica ocorre da seguinte forma: A + B = C, onde A é a amostra e B o titulante e C a resultante da reação. Sendo assim, esse método quantitativo pode ocorrer de diversas formas, tais como: ● Acidimetria: Que é a determinação da concentração de um ácido na solução. ● Alcalimetria: Que é dita como a determinação da concentração de uma base. Na titulação temos a presença de indicadores ácido-base, que tem a finalidade de mudarem de cor indicando a acidez ou basicidade da reação, sendo os mais usados, temos a fenolftaleína, o papel de tornassol e o indicador universal. Onde a fenolftaleína indica que incolor é um meio ácido e a coloração rosa, mostra o meio básico, já o papel de tornassol fica azul em meio básico e vermelho na presença de ácidos. O indicador universal consiste em tirar de papel que são colocadas nas vidrarias que estão as soluções com seus indicadores, essas tiras, depois de secas apresentam diferentes valores de coloração para cada valor de pH correspondente. Através da padronização, é possível verificar o quanto a concentração da solução preparada aproxima-se da concentração da solução desejada, esse processo quantitativo da padronização de soluções é muito importante, pois, para um bom procedimento de uma análise quantitativa, o mesmo conduz o experimento de forma adequada, se as soluções não apresentarem uma concentração conhecida os resultados poderão ser equivocados. Mas nem todos os reagentes utilizados em preparo de soluções são padrões primários, pois esses reagentes padrões primárias exigem características básicas, tais como: ● Apresentar fácil obtenção, purificação, conservação e secagem; ● Possuir uma massa molar elevada, para que os erros relativos cometidos nas pesagens sejam insignificantes; ● Ser estável ao ar sob condições ordinárias, se não por longos períodos, pelo menos durante a pesagem. ● Não deve ser higroscópico, eflorescente, nem conter água de hidratação; ● Deve apresentar grande solubilidade em água; ● Suas reações devem ser rápidas e praticamente completas; ● Não podem formar produtos secundários. Com isso, temos que o ponto exato ou final da reação ocorre o término da titulação, que é percebido por alguma modificação física provocada pela própria solução ou pela adição de um reagente indicador. Temos então que em qualquer reação estequiométrica, o número de equivalentes dos reagentes devem ser iguais. Como na nossa prática temos a padronização do NaOH (Hidróxido de Sódio) a 0,1mol L -1 e como produto primário temos ftalato ácido de potássio [C6H4(COOH) (COOK)], pois é um composto com pureza suficiente para permitir a preparação de uma solução padrão mediante a pesagem direta da quantidade da substância, seguida pela diluição até um volume definido de solução. Resultando assim em uma solução padrão primário. 2. OBJETIVO O objetivo desta prática é demonstrar nos experimentos a importância da padronização das soluções e suas aplicações na quantificação de substâncias por meio de reações químicas. 3. MATERIAL E MÉTODOS ● Vidrarias: - 3 Béquer (100 mL) - 3 Erlenmeyer (250 mL) - 1 Balão Volumétrico (1000 mL) - 1 Balança de precisão - 1 Bureta (50 mL) - 1 Proveta (10 ML) - 1 Garrafa de plástico (1L) - Estufa (110 °C) ● Reagentes: - NaOH (Hidróxido de Sódio) - Ftalato ácido de potássio [C6H4(COOH) (COOK)] - Fenolftaleína (C2OH14O4) - Água destilada fervida e resfriada - Água destilada ● Padronização de NaOH 0,1 mol L -1 1. Preparo da solução NaOH 0,1mol L -1 - Pesa-se 4,0 g de NaOH (Hidróxido de Sódio) em pastilhas em um béquer de 100 mL; - Dissolvê-la em água destilada fervida e resfriada; - Transfere-se a solução para um balão volumétrico de 1000 mL e o volume se completa até o menisco; - Armazena-se a solução em uma garrafa pet de um litro. 2- Padronização de Solução de NaOH 0,1mol L -1 - Prepara-se as amostras pesando de 0,600; 0,650; 0,700g de ftalato ácido de potássio [C6H4(COOH) (COOK)], seco em estufa por 1-2 horas a 110°C, sendo 2 amostras para cada massa; - Transfere-se cada pesagem para erlenmeyer de 250 mL, ao qual são adicionados 25 mL de água destilada; - Agita-se até a dissolução total do ftalato ácido de potássio; - Adicionam-se em cada amostra de ftalato ácido de potássio, duas ou três gotas de fenolftaleína; - Enche-se a bureta de 50 mL com a solução de NaOH 0,1 mol L -1; - Titula-se lentamente cada amostra com a solução de NaOH, até o aparecimento de uma leve coloração rosada que persista por aproximadamente 30 segundos; - Calcula-se a concentração real da solução por meio dos dados experimentais obtidos. - A equação da reação envolvendo a padronização da solução de NaOH utilizando o ftalato ácido de potássio é: NaOH + C8H5KO4 ↔ C8H4O4NaK + H2O 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para preparar a solução de NaOH a 0,1mol L -1, pesamos 4.0013g de Hidróxido de Sódio e dissolvemos em água destilada, que foi fervida e resfriada. Logo em seguida transferimos a solução para um balão volumétrico de 1000 mL e completamos o volume até o menisco, com a finalidade de iniciar a parte da prática da neutralização gota-a-gota, mas antes guardamos o restante da água em uma garrafa pet de 1L e nomeamos de Caranx hippos, nome científico de um peixe conhecido popularmente como xaréu. Para saber a concentração do Hidróxido de Sódio, realizamos o seguinte cálculo: CNaOH = N/V = 0,1/1 = 0,1mol/L Ou NaOH = M/MM = 4,0013/40 ≅ 0,1mol No qual obtivemos a concentração determinada pela metodologia da prática, que foi de 0.1 mol L -1. Para a padronização ou neutralização, preparamos 6 massas de Ftalato ácido de potássio [C6H4(COOH) (COOK)], sendo 2 amostraspara cada concentração desejada, que são 0,600; 0,650; 0,700g. Massas do Ftalato ácido de potássio (g) Massa 1 - 0.5982g Massa 1.1 - 0.6192g Massa 2 - 0.6647g Massa 2.1 - 0.6531g Massa 3 - 0.7085g Massa 3.1 - 0.7029g Transferimos cada pesagem para erlenmeyer de 250 mL, onde adicionamos 25 mL de água destilada e agitamos até a dissolução total. Com isso adicionamos em cada amostra do ftalato ácido de potássio, duas ou três gotas de fenolftaleína, o reagente indicador, que irá mostrar o ponto final da titulação quando aparecer a coloração rosada, mostrando assim que a solução está em maior concentração o agente titulante, no caso o Hidróxido de sódio, mostrando que o Ftalato ácido de potássio reagiu por completo. Com a bureta cheia, marcando 50 mL com a solução de NaOH 0,1 mol L -1, damos início a titulação da massa 1, que foi de 0.5982g, titulamos lentamente a amostra com a solução de NaOH, logo nos deparamos com o aparecimento de uma coloração rosa intenso, no qual observamos e vimos que havíamos passado o ponto da titulação gota-a-gota, marcando o volume gasto, obtivemos 37.6 mL, seguindo portanto com a massa 1.1 de 0.6192g, fizemos o mesmo procedimento e obtivemos uma leve coloração rosada, no volume marcado como gasto de 33,4 mL. Passando assim para as demais massas, obtivemos sucesso só na massa 2.1, as demais ocorreu o aparecimento de uma tonalidade rosa intenso, mostrando assim, que tínhamos passado do ponto, por conta do tempo não conseguimos refazer a titulação da amostra 3.1, no qual vamos utilizar nos cálculos a amostra 3. Com os valores das massas e dos volumes que obtivemos, demos inícios aos cálculos das soluções. A equação da reação da padronização da solução de NaOH com o [C6H4(COOH) (COOK)] foi: NaOH + C8H5KO4 ↔ C8H4O4NaK + H2O. Abaixo estão as massas e volumes obtidos nessa prática de titulação. Massas do Ftalato ácido de potássio (g) Volumes (mL) Massa 1 - 0.5982g 37.6 mL Massa 1.1 - 0.6192g 33.4 mL Massa 2 - 0.6647g 43.4 mL Massa 2.1 - 0.6531g 35.7 mL Massa 3 - 0.7085g 63.9 mL Massa 3.1 - 0.7029g xxxxxxx Para calcular usamos a fórmula de Número de mols ou Quantidade de matéria, N = M/MM. Onde obtivemos os seguintes resultados nas massas que apareceram a coloração rosada, e a amostra 3, que apareceu a coloração rosa intenso. M1.1=0,6192g MM=204,36g/mol N1=0,0030mol M2.1=0,6531g MM=204,36g/mol N2=0,0032mol M3=0,7085g MM=204,36g/mol N3=0,0035mol Convertemos para litros, os volumes obtidos nas amostras, com isso a solução de NaOH utilizada nas amostras foram essas abaixo. M 1.1 33,4 ml ou 0,0334L M 2.1 35,7 ml ou 0,0357L M 3 63,9 ml ou 0,0639L Para achar a concentração de cada amostra de NaOH, utilizamos a fórmula N = C * V ou C = N/V, e obtivemos os seguintes resultados. M 1.1 N1.1 =0,0030mol V1 =33,4 ml X1=0,0898 mol/L M 2.1 N2.1 =0,0032mol V2 =35,7 ml X2=0,0896 mol/L M 3 N3 =0,0035mol V3 =63,9 ml X3=0,0547 mol/L Logo, encontramos a média das concentrações de NaOH, com a fórmula da Média Aritmética, Ma = X1 + X2 + X3/ Nº de Amostras. Obtivemos o resultado abaixo: Média Aritmética = (0,0898 + 0,0896 + 0,0547)/ 3 Média Aritmética = 0,0780 mol/L de NaOH Em seguida, calculamos o desvio padrão, utilizando a fórmula Desvio Padrão (s) = √(X1 – Média)² + (X2 – Média)² + (X3 – Média)²/ √(Nº de Amostras – 1), obtendo assim o resultado abaixo: Desvio Padrão (s) = √(0,0898 – 0,0780)² + (0,0896 – 0,0780)² + (0,0547 – 0,0780)²/ √(3 -1) Desvio Padrão (s) = 1,4142 Calculando o teste T Student, para o caso 1, utilizamos a fórmula: T = Média/(Desvio/√Nº de Amostras), T = 0,0780/(1,4142/√3) Obtendo assim, o resultado de T = 1,7320 ≅ 91% de pureza, no qual atribuímos esse valor de T, ao erro de observação do ponto de viragem do indicador 3. 5. CONCLUSÃO A partir deste experimento, conclui-se que, ao padronizar uma solução, determina-se sua concentração real (ou pelo menos um valor muito próximo do real), e com um fator de correção, esse valor pode ser identificado. Também se deve tomar cuidado na observação da mudança de cor do indicador ,pois, para indicar um pH neutro, é necessário que a cor do indicador esteja num estado intermediário da faixa de viragem. Conclui-se, também, que, uma vez que a análise volumétrica, a concentração ou massa da amostra é determinada a partir do volume da solução titulante de concentração conhecida, é necessário preparar soluções com concentração muito precisa, a partir de cálculos e pesagens corretas, assim como exatidão nas medidas de volume, o que também determina a concentração correta. 6. BIBLIOGRAFIA - HARRIS, Daniel C., Análise Química Quantitativa; 5ª edição, Rio de Janeiro, LTC, 2001. - VOGEL, Arthur Israel, Química Analítica Qualitativa; 5ª edição, São Paulo, Editora Mestre Jou, 1981
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