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Aula Prática da disciplina de Química Analítica 2019/1, N°1 1 Preparo e Padronização de Soluções Gabrieli CARGNIN1, Katerson Alexandre dos SANTOS 2 , Vanessa Oliveira GARCIA3 Resumo: Objetivou-se com o seguinte trabalho o manuseio e preparo de soluções e suas padronizações. Utilizando meios como a pesagem, cálculos de massa, volume, e molaridade das soluções preparadas, bem como a quantidade de erro relativo para que houvesse certeza do manuseio prático, uma vez que padronização associa-se a quantidade exata da concentração. Método de titulação, usando uma solução padrão, para obter resultado uma solução desconhecida, baseando-se na variação de cor, utilizando substâncias chamadas de indicadores, sendo ácidos ou bases orgânicas. Foram utilizados solução padrão do tipo direto Na2O3 , do tipo indireto HCl e NaOH. Verificou-se ao final que os resultados dos erros e suas diferenças podem estar associados à pureza das substâncias utilizadas ou ao erro de observação do ponto de mudança do indicador. Também pode-se observar que, ao padronizar uma solução, obterá um valor determinado para sua concentração real, ou o mais próximo do mesmo, que também pode ser identificado com um fator de correção. Palavras-chave: titulação; molaridade; padronização; indicadores. 1Introdução Quando preparamos uma solução de um soluto comum, estaremos sujeitos a erros como o soluto apresentar impurezas e também erros de pesagem. Portanto, a padronização consiste em determinar uma concentração exata de determinada solução. Fazendo uma titulação determina-se quantidades de substâncias desconhecidas por meio de medidas volumétricas, utiliza-se uma solução já conhecida, chamada de padrão, para que desta forma descubra a concentração da solução ainda desconhecida. Geralmente são utilizadas substâncias chamadas de padrão primário que são vistas como referência na correção da concentração das soluções, possui características principais como, ser um composto sólido, bem estável, de fácil obtenção e purificação. Objetivou-se com o seguinte trabalho, o preparo de soluções, determinar as concentrações dos mesmos a partir de cálculos, fazendo as padronizações, comparando resultados e calculando a quantidade de erro relativo. 2Materiais e Métodos 2.1Local da Aula A aula foi ministrada pela professora Ginia Lima no dia 27 de maio de 2019, no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Mato Grosso, na cidade de Campo Novo do Parecis, com o auxílio do Professor Adelmo Silva. Os alunos foram divididos em trios para um trabalho mais flexível dentro do laboratório. 2.2Materiais Foram utilizados algumas vidrarias, tais como: béquer de 250ml, béquer de 500ml, pipeta de 500ml contendo água deionizada, balão volumétrico de 1L, balão volumétrico de 250ml, bastão de vidro, pipeta volumétrica de 10ml, erlenmeyer de 250ml, bureta de 50ml e espátulas (Figura1). Foi utilizado a balança para algumas pesagens necessárias. Para o preparo das soluções foram utilizados carbonato de sódio anidro PA (Na2CO3), ácido clorídrico (HCL), tetraborato de sódio (bórax; Na2B4O7 . 10H2O; M=381,37g/mol), biftalato de potássio (KHC8H4; M= 204,23g/mol), hidróxido de sódio (NaOH) e alguns indicadores como alaranjado de metila (metilorange), indicador misto (verde de bromocresol + vermelho de metila) e fenolftaleína. 2.3Métodos O primeiro passo a ser feito foi a pesagem dos produtos sólidos, tais como carbonato de sódio anidro PA (Na2CO3), tetraborato de sódio (bórax; Na2B4O7 . 10H2O; M=381,37g/mol). Para o preparo das soluções foi necessário o cálculo da massa e volume, de ácido clorídrico (HCL), expresso por M=(d∗T∗1000)/Mm, para encontrar sua massa, e M 1∗V 1=M 2∗V 2, para encontrar seu volume. Depois do preparo das soluções, utilizando os indicadores alaranjado de metila (metilorange), indicador misto (verde de bromocresol + vermelho de metila) e fenolftaleína, em respectivas soluções e feitas as titulações, foi necessário o cálculo de molaridade, expresso por Cx=n° demol dosoluto n° Lda solução =n°mmol dosoluto n°mL dasolução , e a quantidade de erro relativo de cada solução, Er= Xi−Xv Xv ∗100% 1 Figura 1: Vidrarias utilizadas no laboratório. 1Graduando em Agronomia, IFMT, Campo Novo do Parecis, Brasil, E-mail (cargningabrieli@gmail.com) 2 Graduando em Agronomia, IFMT, Campo Novo do Parecis, Brasil, E-mail (katersoon1alexandre@gmail.com) 3 Graduando em Agronomia, IFMT, Campo Novo do Parecis, Brasil, E-mail (nessa._.oliveira2013@hotmail.com) Aula Prática da disciplina de Química Analítica 2019/1, N°1 3Resultados e Discussões O primeiro procedimento a ser realizado foi o preparo de uma solução padrão do tipo direto de Na2CO3 à 0,05M, onde foi pesado 2,6507g de carbonato de sódio anidro PA (Na2CO3), colocado em um béquer e adicionado água deionizada, posteriormente transferido para um balão volumétrico e completando a solução à 1L. No segundo procedimento foi feito o preparo de uma solução padrão do tipo indireto de HCl à 0,1M, para isso foi necessário cálculo de massa do mesmo, expresso por M=1,20∗0,37∗1000 36,46 =12,18mg, e logo após isso, o seu volume, determinado por V=0,1∗250 12,18 =2,05mL. Foi utilizado uma pipeta volumétrica, para retirar a quantidade de 2,05mL de HCl, que posteriormente foi adicionado a água deionizada, e transferida para um balão de 250 mL de capacidade. No terceiro procedimento realizado, foi feita a padronização da solução de HCl utilizando solução padrão de Na2CO3 0,05M. Utilizando o reagente que estava no balão volumétrico de 1L, foi pipetado cerca de 10mL de Na2CO3, e despejado lentamente em um erlenmeyer, adicionando uma gota de alaranjado de metila (Figura2), desta forma a solução apresentou uma coloração amarelada. Assim, foi feito o processo de titulação, gotejando HCl na solução de Na2CO3, mantendo sempre em constante movimento, em determinado momento a solução apresentou uma coloração avermelhada, foram feitas três repetições. Sendo que, na primeira titulação foram utilizados aproximadamente 8mL de HCl, na segunda 8mL novamente e na terceira 8,1mL. Com esse valor foi realizado o calculo de molaridade V= 0,05∗10 2∗m∗8,0 =0,031 gde Hcl. O erro relativo foi Er=0,031−0,1 0,1 ∗100%=69% No quarto procedimento, foi feita a padronização da solução de HCL utilizando Tetraborato de sódio. Foi necessário a pesagem de 0,7005g de bórax, sendo diluído em 50mL de água deionisada, adicionando três gotas de indicador misto (verde de bromocresol + vermelho de metila). Foi feito o processo de titulação, utilizando HCl, sendo que na primeira foi utilizado 60mL e na segunda 58mL, feito uma média e decidido que cerca de 59mL foram utilizados para que a solução torna-se incolor como no início. Dessa maneira o valor da molaridade foi N= 0,5 381,37 =1,31∗10−3mol ., seguido de uma regra de três x=1,31∗10 −3∗2 1 =2,62∗10−3mols de HCl, foi necessário calcular a massa, M=2,62∗10 −3 0,059 =0,044g de HCl, e o erro relativo foi determinado por Er=0,044−0,1 0,1 ∗100%=56% No procedimento de número cinco foi feito o preparo de uma solução padrão do tipo indireto de NaOH 0,1M. Sendo necessário o cálculo da massa, determinado por n= M mm∗v =0,1= m 40∗0,25 =1g. Foi feito a pesagem do mesmo, utilizando 1,0016g de NaOH, transferindo para um erlenmeyer, dissolvendo com água deionizada, foi colocado a solução em um balão volumétrico de 250mL (Figura 3). No sexto passo, foi realizada a padronização da solução de NaOH utilizando solução padrãode HCl 0,1M. Utilizando a mesma solução de HCl, foi pipetado 10 mL em um erlenmeyer e adicionado três gotas de fenolftaleína. Para ser feita a titulação, foi utilizado o NaOH, sobre a solução de HCl foram utilizados cerca de 7mL, porém a solução ficou com uma coloração rosa escuro, o que não é considerado certo, uma vez que a solução deve apresentar um Figura 2: Sendo adicionado Alaranjado de Metila na solução. Figura 3: Balão Volumétrico de 250mL. Aula Prática da disciplina de Química Analítica 2019/1, N°1 rosa bem claro em uma duração de trinta segundos, foram feitas mais três titulações, até adquirir um valor de 6,2mL para que a solução ficasse como desejado. e encontrado a molaridade x=10∗0,1 1000 =1∗10−3molde HCl, foi necessário o cálculo de massa, representado por, M=1∗10 −3 0,062 =0,0161gde NaOH ., e o erro relativo Er=0,0161−0,1 0,1 ∗100%=84% O último procedimento realizado, foi a padronização da solução de NaOH utilizando biftalato de potássio. Foi pesado 0,7075g (Figura4) de biftalato de potássio, sendo dissolvido em 50mL de água deionizada, foi adicionado duas gotas de fenolftaleína, assim foi feita a titulação com NaOH, foram utilizados 36,1mL para que a solução adquirisse uma coloração rosada durante cerca de trinta segundos. com esse valor foi calculado a molaridade N= 0,5 204,23 =2,44∗10−3mol ., seguido por uma regra de três para descobrir quantidade de mols de biftalato de potássio x=2.44∗10 −3∗1 1 =2,44∗10−3mols ., cálculo da massa M=2,44∗10 −3 0,0361 =0,0675 gde NaOHE o valor do erro relativo Er=0,0675−0,1 0,1 ∗100%=32.5% 4Questionamentos 1. O que é uma solução padrão? Por que nem todas as soluções são padrão? É uma solução de concentração exatamente conhecida, que é indispensável para realizar análises volumétricas. É a solução que será usada para comparação das concentrações. Nem todas soluções são padrão, pois nem todas atendem a alguns requisitos como por exemplo, as substâncias devem ser de fácil obtenção, purificação, dessecação e conservação; as impurezas devem ser facilmente identificáveis em ensaios qualitativos conhecidos. 2.O que é padronização? Quando ela é necessária? A padronização de uma solução convém para determinação de sua concentração real. Por meio deste processo é possível encontrar o Fator de Correção, um valor adimensional utilizado para conformidade da concentração da solução em questão. 3.O que é padrão primário? Quais os requisitos para que uma substância seja um padrão primário? Por que é preciso secá-lo antes de sua utilização? É um reagente puro o suficiente para ser pesado e usado diretamente. Apresenta um alto grau de pureza que serve como referência na titulação. A precisão do método é criticamente dependente das propriedades desde composto. Os requisitos são, alta pureza (99,9% ou superior), fácil obtenção, dessecação e conservação, estabilidade à atmosfera, não deve ser higroscópico, deve ser bastante solúvel, baixo custo, massa molar grande para minimizar o erro relativo a pesagem do padrão. 4.Por que NaOH e HCl não são padrões primários? O NaOH é higroscópico, ou seja, absorve umidade, dessa forma é difícil saber realmente quanto de água que está presente neste sólido. O HCl não é padrão primário porque é volátil, logo sua concentração pode variar. 5.O que é transferência quantitativa? É quando se quer garantir que toda a massa de soluto contida em um recipiente seja transferida para o outro. Faz-se isso lavando o primeiro recipiente aos poucos, com água destilada e despejando no recipiente destinado. Assim, teremos um proveito melhor de todo o soluto que estava no primeiro recipiente, e evitando erros nos cálculos. 6.Quais os equipamentos utilizados nestas práticas devem estar necessariamente secos:espátula, recipiente de pesagem, balão volumétrico, bastão de vidro, funil, pipeta, erlenmeyer e bureta. Todos os equipamentos devem estar secos, uma vez que a presença de água ou outro elemento pode influenciar diretamente na solução e automaticamente a quantidade de erro relativo. 7.Quais são as fontes de erros no preparo e padronização de soluções? Ação da tensão superficial sobre as superfícies líquidas; dilatações e contrações provocadas pelas variações de temperatura; imperfeita calibração dos aparelhos volumétricos; erros de paralaxe, são erros que ocorrem pela observação errada na escala de graduação de vidrarias como buretas, provetas, pipetas, estes erros ocorrem devido a um erro no ângulo de visão do observador. Figura 4: Pesagem do Biftalato de Potássio. Aula Prática da disciplina de Química Analítica 2019/1, N°1 5Conclusão A partir desta aula prática de padronização de soluções, pode-se concluir que ao utilizar estes métodos, estará determinando a concentração real, ou o mais próximo da mesma, que pode ser identificado de acordo com o valor de erro relativo. Desta forma, nota-se que uma vez que a análise volumétrica feita, a concentração ou a massa da amostra é determinada a partir do volume da solução que irá titular, os valores devem ser os mais precisos possíveis, a partir de cálculos e pesagens exatas, para que ocorra o mínimo de perda e erro. Além disso, deve-se ter extrema concentração e observação na mudança de cor do indicador, da solução, para que não passe do ponto de viragem. Outra observação é que devido a falta de alguns equipamentos no laboratório, como a estufa, acarretou no fato de altos valores de erro relativo, o que geralmente não ocorreria nas análises de soluções. Referências SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH. Fundamentos de Química Analítica. tradução da 8° edição norte- americana, editora Thomson, 2006. MATOS, Maria Auxiliadora Costa. INTRODUÇÃO A VOLUMETRIA.2012. Disponível em: <http://www.ufjf.br/nupis/files/2012/03/aula-3-Quimica- Analitica-IV-Curso-Farm%C3%A1cia-2012.11.pdf>. Acesso em: 02 jun. 2019. 1Introdução 2Materiais e Métodos 2.1Local da Aula 2.2Materiais 3Resultados e Discussões 4Questionamentos 5Conclusão Referências
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