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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS AGROVETERINÁRIAS DEPARTAMENTO DE SOLOS E RECURSOS NATURAIS AULAS PRÁTICAS 2016/2 Disciplina: Química Analítica (QUIAN72) Turmas: Agronomia e Engenharia Florestal Professores: Rogério Laus Marcelo Alves Moreira Éderson Rodrigues Pereira LAGES 2 ÍNDICE Aula Prática no 01 - Introdução ao laboratório de química.............................. 3 Aula Prática no 02 - Medida e tratamento de dados........................................ 5 Aula Prática no 03 - Soluções.......................................................................... 11 Aula Prática no 04 - Diluições e medidas de condutividade elétrica................ 16 Aula Prática no 05 - Equilíbrio químico............................................................. 20 Aula Prática no 06 - Medidas de pH................................................................. 26 Aula Prática no 07 - Equilíbrio ácido-base........................................................ 30 Aula Prática no 08 - Solubilidade...................................................................... 36 Aula Prática no 09 - Análise gravimétrica......................................................... 40 Aula Prática no 10 - Análise volumétrica (volumetria de neutralização)........... 45 Aula Prática no 11 - Determinação de alumínio trocável em amostra de solo. 50 Aula Prática no 12 - Titulação potenciométrica................................................. 53 Aula Prática no 13 - Reações de oxidação/redução......................................... 56 Aula Prática no 14 - Determinação de fósforo disponível em amostra de solo por espectrometria de absorção molecular na região visível................................................................................ 60 Aula Prática no 15 - Determinação de sódio e potássio disponíveis em amostra de solo por espectrometria de emissão atômica............................................................................. 66 3 Aula Prática n o 01 INTRODUÇÃO AO LABORATÓRIO DE QUÍMICA 1. Normas de segurança em laboratório de química. Trabalhos em laboratório de química necessariamente envolvem um grau de risco e acidentes podem acontecer. Portanto, leia com atenção as seguintes regras básicas de segurança para laboratórios. � Verifique a localização dos extintores de incêndio, lavadores de olhos e chuveiros. Informe-se sobre o uso adequado e específico de cada um e não hesite em utilizá-los se houver necessidade; � Durante a permanência no laboratório você deve estar usando jaleco (guarda-pó) de algodão com mangas compridas, calça e tênis ou sapato fechado. Caso o cabelo seja comprido prenda-o adequadamente; � É proibido entrar no laboratório de bermuda, calção , short e chinelo ; � A maioria dos produtos químicos (reagente, solução ou solvente) utilizados nos laboratórios são tóxicos, alguns são muito tóxicos e outros em concentrações elevadas - como soluções concentradas de ácidos e bases - são corrosivos. Evite o contato destas soluções com sua pele. Na eventualidade de um contato destas soluções, lave imediatamente a parte afetada com água em abundância; � Quando você for manusear um produto químico primeiro leia o rótulo; � Nunca armazene os produtos químicos em locais impróprios; � Mantenha o frasco do produto químico fechado após o uso; � Nunca use a boca para realizar sucção. Use sempre material adequado (pipetador ou pêra). Não faça improvisações; � É proibido jogar produto químico nas pias; � É proibido fumar no laboratório. 4 2. Vidrarias utilizadas em laboratório de química. � Balão volumétrico, bastão, béquer, bureta, erlenmeyer, funil, pipeta graduada, pipeta volumétrica, proveta, snap cap e tubo de ensaio. 3. Principais equipamentos utilizados em laboratório de química. � Agitador magnético, balança, condutivímetro, espectrofotômetro de absorção molecular na região visível, espectrofotômetro de emissão atômica, estufa e pHmetro. Obs.: Todos os equipamentos devem ser limpos no início e no fim de cada aula. 5 Aula Prática n o 02 MEDIDA E TRATAMENTO DE DADOS 1. INTRODUÇÃO A química analítica está dividida em química analítica qualitativa e quantitativa. Em uma análise qualitativa o objetivo principal é determinar a presença do analito em uma amostra. Já em uma análise quantitativa, objetiva- se determinar não somente a presença do analito, mas, a quantidade exata com que este elemento se faz presente na amostra. Em uma análise química é de extrema importância o analista ter o conhecimento de alguns conceitos básicos, como exatidão e precisão, para uma melhor compreensão e interpretação dos resultados obtidos. Em vista disso, a diferença de exatidão e precisão é de fundamental importância para um analista. � Exatidão: Indica a fidelidade de uma medida, isto é, o grau de concordância do valor obtido experimentalmente e o valor verdadeiro. � Precisão: É usada para indicar a reprodutibilidade, ou seja, o grau de concordância entre os resultados individuais dentro de uma série de medidas. 6 O analista também deve ter um conhecimento prévio dos prováveis erros que podem ser cometidos dentro de um laboratório, destacam-se, os erros determinados e os erros indeterminados. Os erros determinados são aqueles que apresentam uma fonte definida, desta forma podem ser localizados e muitas vezes eliminados. Entre os erros determinados mais comuns, temos: erros instrumentais, erros pessoais, erros devido à presença de impurezas nos reagentes e erros de método. Os erros indeterminados são de causas não conhecidas exatamente, em geral, irregulares e de difícil controle do operador como: umidade, temperatura e iluminação. 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Ler corretamente as medidas realizadas em uma balança, proveta, pipeta volumétrica e em qualquer instrumento de medida ou de transferência de volume; � Saber a diferença entre exatidão e precisão; � Saber identificar os principais erros cometidos em um laboratório. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Béquer de 50 e 100 mL; - Rolha de borracha; - Cadinho de porcelana; - Proveta de 50 mL; - Pipeta volumétrica de 20 mL; - Balança. 7 4. PROCEDIMENTO 4.1. Medida de Massa Faça a estimativa da massa de uma rolha de borracha, um cadinho de porcelana e um béquer de 50 mL. Anote na folha de dados (Tabela 1). Em uma balança, pese a rolha de borracha e anote na folha de dados (Tabela 1). Pese o cadinho de porcelana e anote na folha de dados (Tabela 1). Pese o béquer de 50 mL e anote na folha de dados (Tabela 1). Calcule o erro absoluto e o erro relativo (exatidão). 4.2. Medida de Volume Determine quem é a mais precisa - proveta ou pipeta volumétrica. Proveta : Em uma balança, pese um béquer de 100 mL e anote na folha de dados (Tabela 2). Meça 20 mL de água com uma proveta e transfira para o béquer. Pese o conjunto e anote o valor na Tabela 2. Meça mais 20 mL de água com a proveta e adicione aos 20 mL de água já existente no béquer. Pese o conjunto e anote o valor na Tabela 2. Meça mais 20 mL de água com a proveta e adicione aos 40 mL de água já existente no béquer. Pese o conjunto e anote o valor na Tabela 2. Calcule o desvio médio e o desvio padrão (precisão). Pipeta volumétrica : Em uma balança, pese um béquer de 100 mL e anote na folha de dados (Tabela 2). 8 Em outro béquer de 100 mL, coloque aproximadamente 80 mL deágua (será a solução estoque). Meça 20 mL de água com uma pipeta volumétrica de 20 mL e transfira para o béquer de 100 mL vazio. Pese o conjunto e anote o valor na Tabela 2. Meça mais 20 mL de água com a pipeta volumétrica e adicione aos 20 mL de água já existente no béquer. Pese o conjunto e anote o valor na Tabela 2. Meça mais 20 mL de água com a pipeta volumétrica e adicione aos 40 mL de água já existente no béquer. Pese o conjunto e anote o valor na Tabela 2. Calcule o desvio médio e o desvio padrão (precisão). Proveta Pipeta volumétrica AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 9 FOLHA DE DADOS 4.1. Medida de Massa Tabela 1: Massa estimada e massa medida na balança dos objetos (rolha de borracha, cadinho de porcelana e béquer de 50 mL). Objetos Massa estimada (g) Massa verdadeira (g) Erro absoluto Erro relativo Rolha de borracha Cadinho de porcelana Béquer de 50 mL 4.2. Medida de Volume Tabela 2: Desvio médio e desvio padrão (precisão). Proveta Pipeta volumétrica Massa do béquer de 100 mL Massa do béquer + 20 mL de água Massa do béquer + 40 mL de água Massa do béquer + 60 mL de água Massa de 20 mL de água (1a medida) Massa de 20 mL de água (2a medida) Massa de 20 mL de água (3a medida) Média das três medidas Desvio médio Desvio padrão 10 FOLHA DE DADOS Erro absoluto (E a) Ea = Xi – Xv Erro relativo (E r) Er = Xi – Xv x 100 Xv Desvio médio (d) d = Ʃ |Xi – Ẋ| N Desvio padrão (s) 1N )X(Xi s 2 − −= ∑ Ẋ = Ʃ |Xi – Ẋ| = Ʃ (Xi – Ẋ)2 = Ẋ = Ʃ |Xi – Ẋ| = Ʃ (Xi – Ẋ)2 = Proveta Xi |Xi – Ẋ| (Xi – Ẋ)2 Pipeta volumétrica Xi |Xi – Ẋ| (Xi – Ẋ)2 11 Aula Prática n o 03 SOLUÇÕES 1. INTRODUÇÃO Aproximadamente ¾ da superfície da terra estão cobertos por água, e apenas 3% é água doce. Isto significa que a maior parte de toda água sobre a terra é composta por soluções aquosas, os oceanos. No estudo das soluções existem alguns aspectos que devem ser levados em consideração, a composição, a concentração e a quantidade de solução: � Composição: Quando se trata da composição de uma solução, deve-se levar em consideração a soma de todos os componentes de uma amostra. � Concentração: É considerada a quantidade de todos os componentes solubilizados em uma solução. � Quantidade: Está relacionada com uma quantidade em particular (massa ou volume) que é utilizada em determinado processo. Quando estamos trabalhando soluções com um caráter químico existem algumas definições que devemos relembrar: MISTURA: Ocorre quando dois ou mais componentes (substâncias) são colocados em contato. Se os componentes podem ser identificados, então a mistura é denominada de heterogênea. Quando não é possível identificar os componentes na mistura, a mistura é homogênea. “As misturas homogêneas são chamadas de SOLUÇÕES” As soluções são formadas por SOLVENTE e SOLUTO. Define-se como SOLVENTE a substância que está em maior quantidade e SOLUTO a substância que se encontra dissolvida no solvente. 12 Em um laboratório existem alguns meios matemáticos de se expressar à concentração de uma solução, os principais são: concentração comum, molaridade, normalidade e porcentagem em massa. A concentração de uma solução é a relação entre a quantidade de analito e a quantidade de solvente. Concentração Comum (C): É a relação entre a massa do soluto e o volume da solução. Concentração Molar ou Molaridade (M): É a relação entre o número de mols do soluto e o volume da solução. Lembrando que o número de mols é dado por: Concentração Normal ou Normalidade (N): É a relação entre o número de equivalente do soluto e o volume da solução. Número de equivalente do soluto = massa do soluto / equivalente grama do soluto, então: (L)solução (g)soluto V m C = (g/mol)soluto (g)soluto M.M. m n = (L)solução (mol)soluto V n M = (L)solução o V soluto doeequivalentn N = )L(soluçãoxsoluto )g(soluto VEg m N = 13 O equivalente grama (Eg) do soluto é igual à massa molar dividida pela carga. Desta forma tem-se que: ou Onde, a carga pode ser: • Para um ácido: o número de hidrogênios ionizáveis. • Para uma base: o número de hidroxilas ionizáveis. • Para um sal: o número total de cargas positivas ou negativas. 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Realizar os cálculos para preparar uma solução com concentração conhecida; � Preparar em laboratório uma solução com concentração conhecida; � Saber armazenar uma solução em um frasco devidamente etiquetado. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Reagentes; - Espátula; - Béquer de 50 mL; - Funil; - Balão volumétrico de 100 mL; - Snap cap de 100 mL; - Balança. )L(soluçãox)mol/g(soluto x)g(soluto V.M.M aargcm N = aargcMN x= 14 4. PROCEDIMENTO Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. Identifique o reagente de sua equipe. Calcule a massa necessária para preparar a solução com concentração indicada. Faça a pesagem do reagente na balança utilizando um béquer de 50 mL. Não se esqueça de descontar a massa do béquer (zerar a balança). Transfira o reagente do béquer para um balão volumétrico de 100 mL com auxílio de um funil. Lave as paredes do béquer e do funil com água destilada para evitar a perda do reagente. Dissolva o reagente e complete o volume do balão volumétrico com água destilada. Transfira a solução para um snap cap devidamente etiquetado. Exemplo da etiqueta: NaCl 0,090 N Data: Nome dos alunos: Reagentes: Equipe 1: NH4Cl, preparar uma solução 0,050 N em balão de 100 mL. Equipe 2: NaCl, preparar uma solução 0,090 N em balão de 100 mL. Equipe 3: K2SO4, preparar uma solução 0,060 N em balão de 100 mL. Equipe 4: KCl, preparar uma solução 0,080 N em balão de 100 mL. Equipe 5: Na2SO4, preparar uma solução 0,080 N em balão de 100 mL. AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 15 Determine: 1) A concentração molar teórica da solução. 2) A concentração molar e a concentração normal experimental da solução. Pré-laboratório 1) Escreva a reação de dissociação de cada um dos reagentes que serão utilizados nesta aula prática. 2) Determine a carga de cada um dos reagentes que serão utilizados nesta aula prática. 3) Calcule a massa molar de cada um dos reagentes que serão utilizados nesta aula prática. 4) Calcule a massa necessária de cada reagente para preparar a solução com concentração indicada. 5) 2,345 g de cloreto de magnésio (MgCl2) foram dissolvidos em água formando uma solução de 250,0 mL. Determine a concentração comum, a concentração molar e a concentração normal dessa solução. 16 Aula Prática n o 04 DILUIÇÕES E MEDIDAS DE CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 1. INTRODUÇÃO Soluto: Quando um soluto entra em contato com um solvente ele pode sofrer, ou não, dissociação. Dentre os compostos que sofrem dissociação destacam-se: os ácidos fortes, as bases fortes e os sais inorgânicos. Estes compostosem presença de água dissociam-se em seus componentes iônicos. Os solutos podem ser classificados em eletrólitos e não eletrólitos. Os ácidos fortes, as bases fortes e os sais solúveis são considerados eletrólitos fortes, pois quando em contato com a água dissociam-se completamente e conduzem corrente elétrica. Os ácidos fracos, as bases fracas e os sais pouco solúveis são considerados eletrólitos fracos, em água apresentam dissociação incompleta e conduzem pouca corrente elétrica. Já os não eletrólitos são os compostos que não se dissociam em água. Diluições: A diluição é um procedimento muito comum no preparo de soluções. O procedimento é simples e rápido, pois basta transferir para um balão volumétrico um volume conhecido de uma solução com concentração elevada e posteriormente completar o volume do balão com um solvente, normalmente água. A diluição é amplamente utilizada para preparar soluções, preparar curva de calibração ou simplesmente para diluir uma amostra com concentração elevada. 17 As equações mais utilizadas para diluir uma solução são: a) Diluição comum: C1V1 = C2V2 b) Diluição molar: M1V1 = M2V2 c) Diluição normal: N1V1 = N2V2 Nas ciências agrárias é muito comum o uso do fator de diluição (fd). Esse procedimento é utilizado na análise de solo e tecido vegetal e nos permite determinar quantas vezes uma solução sofreu diluição. O fator de diluição é calculado através da seguinte equação: onde, fd é o fator de diluição, [ ]i é a concentração inicial e [ ]f é a concentração final. � Fator de diluição para sistema LÍQUIDO-LÍQUIDO: fd = volume pipetado da solução concentrada + volume adicionado volume pipetado da solução concentrada � Fator de diluição para sistema SÓLIDO-LÍQUIDO: fd = volume adicionado massa utilizada 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Realizar os cálculos para preparar a diluição de uma solução; � Preparar soluções utilizando o fator de diluição; � Manusear um condutivímetro. f i ][ ][ fd = 18 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Solução preparada na Aula Prática no 03; - Pipeta volumétrica; - Balão volumétrico de 50 mL; - Conta gotas; - Béquer de 50 mL; - Condutivímetro. 4. PROCEDIMENTO Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. A partir da solução preparada na Aula Prática no 03, prepare 3 (três) soluções utilizando os seguintes fatores de diluição 10, 5 e 2. Sugestão : primeiro a equipe deve calcular a concentração normal final de cada solução. A seguir, a equipe deve calcular o volume necessário para preparar cada solução. O volume calculado deve ser transferido com auxílio de uma pipeta volumétrica para um balão volumétrico de 50 mL. Faça a medida da condutividade elétrica da água destilada. Anote o valor na folha de dados. Faça a medida da condutividade elétrica das soluções preparadas através dos fatores de diluição 10, 5 e 2 (exatamente nesta ordem). Anote os valores na folha de dados. Faça a medida da condutividade elétrica da solução preparada na Aula Prática no 03. Anote o valor na folha de dados. Faça um gráfico no Excel, onde no eixo “y” coloque os resultados de condutividade elétrica (μS/cm) e no eixo “x” coloque a concentração normal das soluções. 19 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 C on du tiv id ad e E lé tr ic a, µ S /c m Concentração Normal, N FOLHA DE DADOS Solução Concentração normal, N Condutividade elétrica, μS/cm H2O 0,0 fd 10 fd 5 fd 2 snap cap Figura 1: Condutividade elétrica em função da concentração normal. AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 20 Aula Prática n o 05 EQUILÍBRIO QUÍMICO 1. INTRODUÇÃO Muitas reações químicas são reversíveis. Em outras palavras, se duas espécies químicas, em solução, são misturadas e formam novas espécies (produtos), há uma tendência para que as novas espécies reajam, formando as espécies originais (reagentes). A velocidade de formação das novas espécies será, no início da reação, mais rápida do que a reação inversa. Entretanto, após algum tempo, quando não se percebe mais nenhuma mudança na concentração das espécies, a velocidade da reação direta iguala-se a velocidade da reação inversa e diz-se que o equilíbrio foi alcançado. Resumindo, equilíbrio químico é o estágio da reação em que as concentrações dos reagentes e produtos se mantêm constantes, uma vez que a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. As equações de equilíbrio são escritas com duas setas apontadas em direções opostas entre os reagentes e os produtos, indicando que ambos os processos ocorrem simultaneamente. Reagentes Produtos Por exemplo, o equilíbrio para uma solução aquosa de carbonato de cálcio (CaCO3) é representado pela equação: CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32-(aq) Para uma equação geral que se processa em uma só etapa, temos: A + B C + D kd ki 21 As velocidades das reações direta (Vd) e inversa (Vi) são: No equilíbrio as duas velocidades são iguais, portanto: Ou Onde k é a constante de equilíbrio. Ou, para o caso mais geral, aA + bB cC + dD Segundo o princípio de Le Châtelier, quando um sistema em equilíbrio é submetido a qualquer perturbação exterior, o equilíbrio deslocará no sentido contrário a fim de minimizar a perturbação. Considere, por exemplo, a reação entre ácido ascórbico (H2C6H6O6) e água: H2C6H6O6 + H2O HC6H6O6- + H3O+ Se for adicionado mais H2O, o equilíbrio será deslocado em direção à formação de mais produtos, ou seja, para a direita. Se H2O for removida, o equilíbrio será deslocado na direção dos reagentes, ou seja, para a esquerda. k [B][A] [D][C] k k i d == ba dc [B][A] ]D[[C] k = ]D[]C[k]B[]A[k id = ]D[]C[kV ii = ]B[]A[kV dd = 22 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Escrever a expressão da constante de equilíbrio; � Compreender o princípio de Le Châtelier. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Pipeta graduada de 5 mL; - Conta gotas; - Tubo de ensaio; - Suporte para tubo de ensaio; - Espátula; - Balança. 3.2. Reagentes e soluções - K2CrO4 0,10 mol/L; - K2Cr2O7 0,10 mol/L; - HCl 1,0 mol/L; - NaOH 1,0 mol/L; - Nitrato de potássio (KNO3). 4. PROCEDIMENTO Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. 23 A) Equilíbrio dos íons cromato (CrO42-) e dicromato (Cr2O72-): 2CrO42-(aq) + 2H+(aq) Cr2O72-(aq) + H2O(l) Cr2O72-(aq) + 2OH-(aq) 2CrO42-(aq) + H2O(l) 4.1. Pegue 1 tubo de ensaio e coloque 2 mL de cromato de potássio (K2CrO4). Agora pegue outro tubo de ensaio e coloque 2 mL de dicromato de potássio (K2Cr2O7). Anote na folha de dados a cor de cada solução. Alternadamente a cada um dos tubos de ensaio, acrescente, gota a gota, hidróxido de sódio (NaOH) 1,0 mol/L, até a mudança de cor em um deles. Anote na folha de dados a cor de cada solução. Guarde esses 2 (dois) tubos de ensaio para a etapa 4.3. 4.2. Pegue 1 tubo de ensaio e coloque 2 mL de cromato de potássio (K2CrO4). Agora pegue outro tubo de ensaio e coloque 2 mL de dicromato de potássio (K2Cr2O7). Alternadamente a cada um dos tubos de ensaio, acrescente, gota a gota, ácido clorídrico (HCl) 1,0 mol/L, até a mudança de cor em um deles. Anote na folha de dados a cor de cada solução. Guarde esses 2 (dois) tubos de ensaio para a etapa 4.4. 4.3. Alternadamente a cada um dos tubos de ensaio da etapa 4.1, acrescente,gota a gota, ácido clorídrico (HCl) 1,0 mol/L. Anote na folha de dados a cor de cada solução. 4.4. Alternadamente a cada um dos tubos de ensaio da etapa 4.2, acrescente, gota a gota, hidróxido de sódio (NaOH) 1,0 mol/L. Anote na folha de dados a cor de cada solução. B) Influência da temperatura no equilíbrio: 4.5. Pese em torno de 2,000 g de nitrato de potássio (KNO3) diretamente em um tubo de ensaio e acrescente, com auxílio de uma pipeta graduada, 5 mL de água destilada. Anote na folha de dados o comportamento do nitrato de potássio. 24 4.6. Coloque o tubo de ensaio em um banho de água quente. Anote na folha de dados o comportamento do nitrato de potássio. 4.7. Coloque o tubo de ensaio em um banho de água gelada. Anote na folha de dados o comportamento do nitrato de potássio. 5. Questionário 1) Complete a reação abaixo acrescentando no lado adequado o número de íons H+ e moléculas de água. 2CrO42- Cr2O72- Qual a influência da concentração de íons H+ (HCl) sobre o equilíbrio? 2) Complete a reação abaixo acrescentando no lado adequado o número de íons OH- e moléculas de água. Cr2O72- 2CrO42- Qual a influência da concentração de íons OH- (NaOH) sobre o equilíbrio? 3) A partir das equações balanceadas explique os resultados observados nos itens 4.1, 4.2, 4.3 e 4.4. 4) Descreva como se comporta o equilíbrio químico da reação na etapa B. Qual a influência da temperatura em um sistema em equilíbrio? 5) Por que não devemos descartar na pia os reagentes utilizados na aula prática de hoje? 25 FOLHA DE DADOS A) Equilíbrio dos íons cromato (CrO42-) e dicromato (Cr2O72-): 4.1. COR da solução de cromato de potássio (K2CrO4): ________________ COR da solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7): ________________ COR da solução de K2CrO4 + NaOH: ________________ COR da solução de K2Cr2O7 + NaOH: ________________ 4.2. COR da solução de K2CrO4 + HCl: ________________ COR da solução de K2Cr2O7 + HCl: ________________ 4.3. COR da solução de K2CrO4 + NaOH: ____________ + HCl ____________ COR da solução de K2Cr2O7 + NaOH: ____________ + HCl ____________ 4.4. COR da solução de K2CrO4 + HCl: ____________ + NaOH ____________ COR da solução de K2Cr2O7 + HCl: ____________ + NaOH ____________ B) Influência da temperatura no equilíbrio: 4.5. Temperatura ambiente: __________________________________________ 4.6. Temperatura elevada: ___________________________________________ 4.7. Temperatura baixa: _____________________________________________ AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 26 Aula Prática n o 06 MEDIDAS DE pH 1. INTRODUÇÃO O pH é definido como o logaritmo negativo da concentração hidrogeniônica (ou do íon hidrônio). Matematicamente: pH = - log [H+] Assim, uma solução é ácida quando o pH é menor do que 7,0. Uma solução é básica (alcalina) quando o pH é maior do que 7,0. Finalmente, uma solução é neutra quando o pH é igual a 7,0. Se o pH da solução for conhecido, a [H+] pode ser calculada pela equação: [H+] = 10-pH A 25 °C, uma solução ácida tem pH menor do que 7,0, portanto, a sua [H+] é maior do que 1,0 x 10-7 mol/L. Uma solução básica (alcalina) tem pH maior do que 7,0, então, a sua [H+] é menor do que 1,0 x 10-7 mol/L. Uma solução neutra tem pH igual 7,0, sendo assim, a sua [H+] é igual a 1,0 x 10-7 mol/L. A concentração hidrogeniônica ([H+]) em uma solução pode variar entre 1,0 mol/L a 1,0 x 10-14 mol/L, o que corresponde um intervalo de pH entre 0 e 14. 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Compreender o significado do pH; � Realizar medidas de pH de soluções utilizando um pHmetro. 27 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Espátula; - Béquer de 50 e 100 mL; - Proveta de 50 mL; - Bastão de plástico; - Balança; - pHmetro. 3.2. Reagentes e soluções - Solo; - HCl 0,03 mol/L; - Refrigerante; - Água destilada; - Água de torneira; - NaOH 0,02 mol/L. 4. PROCEDIMENTO Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. 4.1. Cada equipe irá preparar uma solução do solo, onde serão transferidos, com auxílio de uma espátula, 20,000 g de solo para um béquer de 100 mL. A seguir, adicione, com auxílio de uma proveta, 50 mL de água destilada. A solução do solo será agitada com um bastão de plástico e deixada em repouso por 30 minutos. Após os 30 minutos, agite a solução, faça a leitura do pH da solução do solo utilizando o pHmetro e anote o resultado na Tabela 1. 28 4.2. Transfira aproximadamente 40 mL da solução de ácido clorídrico (HCl) 0,03 mol/L para um béquer de 50 mL. Faça a leitura do pH da solução utilizando o pHmetro e anote o resultado na Tabela 1. 4.3. Repita o procedimento anterior, substituindo a solução de HCl por: a) Refrigerante. b) Água destilada. c) Água de torneira. d) Hidróxido de sódio (NaOH) 0,02 mol/L. Tabela 1 – Valores de pH, [H+] e classificação (ácida, básica ou neutra) de cada solução. Solução pH [H+], mol/L Classificação Solo HCl 0,03 mol/L Refrigerante Água destilada Água de torneira NaOH 0,02 mol/L AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 29 5. Questionário 1) Calcule o pH das soluções abaixo: a) HCl 0,03 mol/L. b) HNO3 0,00122 mol/L. c) NaOH 0,02 mol/L. d) KOH 0,00559 mol/L. e) Ca(OH)2 0,00250 mol/L. 2) O pH de várias soluções foi medido em um laboratório. Converta cada um dos seguintes valores de pH para [H+]: a) 2,2 (o pH do suco do limão). b) 3,4 (o pH do suco da laranja). c) 4,6 (o pH da cerveja). d) 5,3 (o pH do café). e) 6,5 (o pH do leite de vaca). f) 8,7 (o pH da água do mar). g) 10,8 (o pH do leite de magnésia). 30 Aula Prática n o 07 EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE 1. INTRODUÇÃO Equilíbrio ácido-base é um assunto de importância para as seguintes áreas: química, bioquímica, biologia, medicina, geologia, agronomia, engenharia florestal, engenharia química, engenharia sanitária e ambiental. O equilíbrio ácido-base tem influência nas reações de precipitação, formação de complexos e nas reações de oxidação/redução. De acordo com a definição de Arrhenius, ácido é uma substância que, dissociada em água, libera íons H+. Um ácido forte é aquele que em contato com a água fica completamente dissociado, enquanto um ácido fraco é aquele que em contato com a água não fica completamente dissociado. São exemplos de ácidos fortes: HCl, HNO3 e HClO4. São exemplos de ácidos fracos: CH3COOH, HF, HCN, H2S, H2CO3, H2C2O4, H2SO3, H3PO4, H3BO3 e H4P2O7. A equação de Arrhenius para a dissociação do ácido fraco HA é: HA(aq) H+(aq) + A–(aq) Cuja condição de equilíbrio é: Onde, Ka é a constante de dissociação de um ácido fraco. Para calcularmos o pH (pH = - log [H+]) de um ácido fraco, primeiro devemos calcular a [H+], e isto pode ser feito através da equação: De acordo com a definição de Arrhenius, base é uma substância que, dissociada em água, libera íons OH-. Assim como um ácido forte, uma base forte também fica completamente dissociada em contato com a água, enquanto uma [HA] ]A[][H Ka −+ = ]HA[xK]H[ a= + 31 base fraca não fica completamente dissociada em contato com a água. São exemplos de bases fortes: NaOH, KOH, LiOH, Ca(OH)2 e Ba(OH)2. São exemplos de bases fracas: NH4OH, NH2OH, AgOH, Al(OH)3 e Fe(OH)3. A equação de Arrhenius para a dissociação da base fraca DOH é: DOH(aq) D+(aq) + OH–(aq) Para a qual a condição de equilíbrio é: Onde, Kb é a constante de dissociação de uma base fraca. Para calcularmoso pH de uma base fraca, primeiro devemos calcular a [OH-], e isto pode ser feito através da equação: Após, calcula-se o pOH utilizando a equação: pOH = - log [OH-] E, finalmente, o pH é calculado pela seguinte relação: pH + pOH = 14,00 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Preparar uma escala padrão de pH; � Verificar o pH de soluções por comparação; � Expressar a constante de dissociação de um ácido fraco e de uma base fraca; � Utilizar o princípio de Le Châtelier para interpretar o efeito do íon comum em uma reação em equilíbrio; � Calcular a concentração molar no equilíbrio de todas as espécies presentes; [DOH] ]OH[][D Kb −+ = ]DOH[xK]OH[ b= − 32 � Calcular o pH de um ácido fraco e de uma base fraca; � Calcular a porcentagem de dissociação de um ácido fraco e de uma base fraca. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Pipeta graduada de 2 mL e 5 mL; - Conta gotas; - Tubo de ensaio; - Suporte para tubo de ensaio. 3.2. Reagentes e soluções - Soluções com valores de pH 3 a 12; - Indicador universal; - Ácido acético (CH3COOH) 0,1 mol/L; - Acetato de sódio (CH3COONa) saturado; - Hidróxido de amônio (NH4OH) 0,1 mol/L; - Cloreto de amônio (NH4Cl) saturado. 4. PROCEDIMENTO 4.1 – Escala padrão de pH Prepare a escala padrão de pH, numerando 10 (dez) tubos de ensaio de acordo com o pH da solução. Coloque em cada tubo 2 mL de solução correspondente à numeração. Adicione 2 gotas do indicador universal em cada tubo e agite. Verifique a cor e preencha a Tabela 1. 33 Tabela 1 – Cores do indicador universal em diferentes valores de pH. pH 3 4 5 6 7 Cor pH 8 9 10 11 12 Cor 4.2 – Efeito do íon comum 4.2.1 – Efeito do íon acetato na dissociação do áci do acético Em um tubo de ensaio coloque 5 mL de água destilada, acrescente 4 gotas do indicador universal, agite e verifique o pH por comparação com as cores da escala padrão de pH preparada no item 4.1. Anote o valor aproximado do pH na Tabela 2. Acrescente, no tubo de ensaio com água e indicador, 10 gotas de ácido acético 0,1 mol/L, agite, verifique o pH da solução e anote na Tabela 2. Acrescente, no tubo de ensaio com água, indicador e ácido acético, 10 gotas de acetato de sódio saturado, agite, verifique o pH da solução e anote na Tabela 2. 4.2.2 – Efeito do íon amônio na dissociação do hidr óxido de amônio Em um tubo de ensaio coloque 5 mL de água destilada, acrescente 4 gotas do indicador universal, agite e verifique o pH por comparação com as cores da escala padrão de pH preparada no item 4.1. Acrescente 10 gotas de hidróxido de amônio 0,1 mol/L, agite, verifique o pH e anote na Tabela 2. Acrescente, no tubo de ensaio com água, indicador e hidróxido de amônio, 10 gotas de cloreto de amônio saturado, agite, verifique o pH da solução e anote na Tabela 2. 34 Tabela 2 – Valor aproximado de pH das soluções. Item Solução pH 4.2.1 H2O H2O + CH3COOH H2O + CH3COOH + CH3COONa 4.2.2 H2O H2O + NH4OH H2O + NH4OH + NH4Cl AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 5. Questionário 1) Apresente a reação de dissociação da água segundo Bronsted-Lorry, a expressão da constante de dissociação (Kw) e o seu valor a 25 oC. 2) Equacione a dissociação do ácido acético em meio aquoso e apresente a expressão da constante de dissociação (Ka) com o seu valor. 3) Justifique a variação do pH quando acetato de sódio é adicionado ao sistema descrito na questão 2. Analise em termos de deslocamento do equilíbrio químico. 4) A concentração inicial de uma solução de ácido acético é 0,25 mol/L. Calcule a concentração molar de CH3COOH, H+ e CH3COO- no equilíbrio. Calcule o pH da solução. Calcule a porcentagem de dissociação do CH3COOH. 35 5) Equacione a dissociação do hidróxido de amônio em meio aquoso e apresente a expressão da constante de dissociação (Kb) com o seu valor. 6) Justifique a variação do pH quando cloreto de amônio é adicionado ao sistema descrito na questão 5. Analise em termos de deslocamento do equilíbrio químico. 7) A concentração inicial de uma solução de hidróxido de amônio é 0,55 mol/L. Calcule a concentração molar de NH4OH, NH4+ e OH- no equilíbrio. Calcule o pH da solução. Calcule a porcentagem de dissociação do NH4OH. 36 Aula Prática n o 08 SOLUBILIDADE 1. INTRODUÇÃO Pares de líquidos que se misturam em qualquer proporção são miscíveis, enquanto os que não se misturam são imiscíveis. Moléculas polares, especialmente as que podem formar ligações de hidrogênio com moléculas de água, tendem a ser miscíveis em água. Por exemplo, o etanol (CH3CH2OH), uma molécula polar, é completamente miscível em água em qualquer proporção. Generalizando, um líquido polar tende a ser miscível em líquidos polares. O tetracloreto de carbono (CCl4) e o hexano (C6H14) são substâncias apolares. Quando as duas são misturadas, elas são miscíveis em qualquer proporção. Portanto, um líquido apolar tende a ser miscível em líquidos apolares. A gasolina, que é uma mistura de hidrocarbonetos, quando em contato com a água, forma uma mistura de duas fases, ou seja, são líquidos imiscíveis. O hexano (hidrocarboneto) também não se mistura com a água. Sendo assim, um líquido apolar tende a ser imiscível em um líquido polar e vice versa. Então, substâncias polares são mais prováveis de serem miscíveis em solventes polares. E, substâncias apolares são mais prováveis de serem miscíveis em solventes apolares. Ou seja, “semelhante dissolve semelhante”. 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Reconhecer a polaridade de substâncias; � Prever se a mistura de dois líquidos será miscível ou imiscível; � Compreender o processo de extração; � Realizar a precipitação e posterior filtração de uma substância. 37 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Tubo de ensaio; - Suporte para tubo de ensaio; - Pipeta graduada de 2 mL e 5 mL; - Rolha; - Conta gotas; - Papel filtro qualitativo; - Funil; - Snap cap de 100 mL. 3.2. Reagentes e soluções - Água destilada; - Etanol (álcool etílico); - 1-butanol (álcool n-butílico); - Querosene; - Solução de iodo (0,03% m/v); - Solução de FeCl3; - NaOH 1,0 mol/L. 4. PROCEDIMENTO Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. A) Miscibilidade de líquidos: - Numere 6 (seis) tubos de ensaio. 38 - Acrescente os líquidos em cada um dos tubos de ensaio conforme descrito abaixo: Tubo de ensaio 1: 2 mL de água destilada + 2 mL de etanol. Tubo de ensaio 2: 2 mL de água destilada + 2 mL de 1-butanol. Tubo de ensaio 3: 2 mL de água destilada + 2 mL de querosene. Tubo de ensaio 4: 2 mL de etanol + 2 mL de 1-butanol. Tubo de ensaio 5: 2 mL de etanol + 2 mL de querosene. Tubo de ensaio 6: 2 mL de 1-butanol + 2 mL de querosene. Observação: Escreva na Tabela 1 se a mistura entre os dois líquidos adicionados em cada um dos tubos de ensaio é miscível ou imiscível. Tabela 1: Miscibilidade de líquidos. Etanol 1-butanol Querosene Água destilada Etanol 1-butanol B) Extração: Com o auxílio de uma pipeta graduada, coloque 2 mL de solução de iodo (0,03% m/v) em um tubo de ensaio. Adicione 2 mL de querosene. Anote as observações antes de agitar. Feche o tubo de ensaio com uma rolha e agite trancando a rolha com o dedo. Espere 1 minuto e anote as observações. C) Precipitação: Com o auxílio de uma pipeta graduada, coloque 5 mL de solução de FeCl3 em um tubo de ensaio. Adicione 15 gotas de hidróxido de sódio (NaOH) 1,0 mol/L e agite. Anote as observações. 39 D) Filtração:1) Dobre devidamente o papel filtro qualitativo para facilitar a filtração e coloque-o dentro de um funil; 2) Abaixo do funil coloque um snap cap; 3) Transfira todo conteúdo do tubo de ensaio (item C) para o funil, lavando o tubo de ensaio com água destilada. AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 5. Questionário 1) Coloque em ordem crescente de polaridade os 4 (quatro) líquidos utilizados no item A. 2) Quando são misturados água e outro líquido formando duas fases de mesma coloração, o que você pode fazer, experimentalmente, para descobrir se a água constitui a fase superior ou inferior. 3) Qual a cor da solução de iodo? 4) O que você observou após agitar a solução de iodo com querosene? Explique a sua resposta em termos de polaridade. 5) Escreva a reação de precipitação entre as soluções de FeCl3 e NaOH. 6) O valor da Ks do hidróxido de ferro(III), Fe(OH)3, é 5,99 x 10-38. Calcule a solubilidade molar do Fe(OH)3. (Resp.: 2,17 x 10-10 mol/L) 7) Sugira uma metodologia para separar cada uma das misturas abaixo: a) Água e querosene. b) Água e Fe(OH)3. 40 Aula Prática n o 09 ANÁLISE GRAVIMÉTRICA 1. INTRODUÇÃO A análise gravimétrica ou gravimetria é um método analítico utilizado na determinação quantitativa de um analito pela sua precipitação, seguida por separação, secagem ou calcinação e pesagem do precipitado. A análise gravimétrica engloba uma variedade de técnicas, onde a maioria converte o analito a um produto puro, estável e de estequiometria definida, cuja massa é utilizada para determinar a quantidade do analito na amostra. A análise gravimétrica está baseada na medida indireta da massa de um ou mais constituintes de uma amostra, uma vez que o analito presente na amostra é inicialmente convertido a uma forma insolúvel (precipitado), ou seja, separável do meio em que este se encontra, para então ser posteriormente filtrado e lavado, seco ou calcinado e por fim pesado. Conhecendo-se a massa do precipitado e sua composição, a quantidade de analito na amostra pode ser calculada. Resumindo, as etapas da análise gravimétrica são: Preparo da solução > Precipitação > Filtração e Lavagem > Secagem ou Calcinação > Pesagem. As características de um bom precipitado são: � Ser insolúvel no meio reacional; � Ser resistente (insolúvel) a possíveis mudanças de pH da solução; � Ser facilmente filtrável; � Não ser reativo com o ar e/ou com a água. 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Reconhecer as etapas da análise gravimétrica; � Determinar a porcentagem de CuCO3, CuO e Cu em uma amostra. 41 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Espátula; - Béquer de 100 mL; - Proveta de 50 mL; - Bastão de plástico; - Pipeta graduada de 5 mL; - Funil; - Papel filtro qualitativo; - Snap cap de 100 mL; - Estufa; - Balança. 3.2. Reagentes e soluções - CuSO4.5H2O; - Na2CO3 0,25 mol/L. 4. PROCEDIMENTO Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. A) Preparo da solução: Pese 0,235 g de uma amostra de CuSO4.5H2O em um béquer de 100 mL. Adicione, com auxílio de uma proveta, 30 mL de água destilada e agite com um bastão de plástico até o reagente dissolver totalmente. 42 B) Precipitação: Com o auxílio de uma pipeta graduada, adicione 5 mL de carbonato de sódio (Na2CO3) - reagente precipitante inorgânico. Observe a reação de precipitação abaixo: CuSO4(aq) + Na2CO3(aq) � CuCO3(s) + Na2SO4(aq) C) Filtração e Lavagem: Pese o papel filtro qualitativo e anote o valor na Tabela 1. Dobre devidamente o papel filtro qualitativo para facilitar a filtração e coloque-o dentro de um funil. Abaixo do funil coloque um snap cap. Transfira todo conteúdo do béquer (item B) para o funil, lavando o béquer com água destilada. Lave o precipitado com 3 porções de água destilada. Verifique se todo CuCO3 precipitou adicionando algumas gotas de Na2CO3 no filtrado (solução dentro do snap cap). D) Secagem ou Calcinação: Coloque o papel filtro contendo o precipitado dentro da estufa. Ligue a estufa. Espere a estufa atingir a temperatura de 110 °C. Após, aguarde 2 horas, o qual é o tempo necessário para que ocorra a secagem completa do precipitado. E) Pesagem: Decorrido esse tempo, retire da estufa o papel filtro contendo o precipitado, pese-o e anote o valor na Tabela 1. 43 F) Cálculos: Pela diferença entre a massa do papel filtro contendo o precipitado e a massa do papel filtro, tem-se a massa do precipitado seco. Conhecendo a massa do precipitado seco, calcule a % de CuCO3. Calcule também a massa e a % de CuO e Cu na amostra, anote o resultado na Tabela 1. Veja as reações e os dados abaixo: CuCO3(s) � CuO(s) + CO2(g) CuCO3(s) � Cu(s) + CO2(g) + ½O2(g) Dados: M.M. do CuCO3 = 123,556 g/mol M.M. do CuO = 79,546 g/mol M.M. do Cu = 63,546 g/mol Tabela 1: Massa e porcentagem de carbonato de cobre (CuCO3), óxido de cobre (CuO) e cobre (Cu) presente em uma amostra. Massa da amostra - CuSO4.5H2O (g) Massa do papel filtro (g) Massa do papel filtro + CuCO3 (g) Massa de CuCO3 (g) % CuCO3 Massa de CuO (g) % CuO Massa de Cu (g) % Cu AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 44 5. Questionário 1) Defina análise gravimétrica. 2) Quais são as etapas da análise gravimétrica? 3) Quais são as características de um bom precipitado? 45 Aula Prática n o 10 ANÁLISE VOLUMÉTRICA (VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO) 1. INTRODUÇÃO Na indústria e na pesquisa, frequentemente é necessário determinar a concentração de íons em solução. Para determinar a concentração de um ácido ou de uma base, é utilizada a volumetria de neutralização ou ácido-base. A volumetria de neutralização compreende a titulação de um ácido forte ou fraco com uma solução padrão de uma base forte ou a titulação de uma base forte ou fraca com uma solução padrão de um ácido forte. O ponto final da titulação é detectado através da mudança de cor da solução com adição de um indicador ácido-base. O indicador é um ácido ou uma base orgânica fraca que muda de cor em uma faixa de pH. A fenoftaleína é um exemplo de indicador ácido-base, quando em meio ácido é incolor, mas em meio básico é rosa. A padronização é utilizada para determinar a concentração de uma solução. Este procedimento é realizado através da titulação, empregando uma solução de concentração exatamente conhecida, chamada de titulante ou solução padrão. A solução padronizada, no entanto, é denominada de solução padrão secundária. Padrão primário é uma substância de elevado grau de pureza (99,9% ou mais), elevada massa molar, estável ao ar e a temperatura de secagem e em solução não reagir com O2 e CO2 atmosférico. O hidróxido de sódio (NaOH) é a base mais utilizada como titulante nas determinações de analitos com características ácidas. Porém, o NaOH não é um padrão primário, pois contem impurezas, sua massa molar é baixa (40,00 g/mol) e não é estável ao ar. No entanto, rotineiramente, uma solução de NaOH é preparada e sua concentração é determinada por padronização, utilizando um padrão primário. O biftalato de potássio (KHC8H4O4) é um ácido monoprótico fraco. Além disso, o biftalato de potássio é padrão primário, uma vez que, apresenta elevado grau de pureza, possui massa molar elevada (204,22 g/mol), é estável ao ar 46 (não é higroscópico) e é estável a temperatura de secagem. O biftalato de potássio é utilizado na padronização de soluções básicas. O ácido clorídrico (HCl) não é padrão primário, no entanto, o mesmo pode ser padronizado utilizando carbonatode sódio (Na2CO3) como padrão primário. O carbonato de sódio é o padrão primário mais utilizado na padronização de soluções ácidas. Entretanto, a solução de HCl pode ser padronizada utilizando uma solução padrão secundária de NaOH, obtendo-se desta forma uma solução padrão terciária. 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Padronizar uma solução de NaOH; � Padronizar uma solução de HCl. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Espátula; - Béquer de 50 mL; - Proveta de 50 mL; - Pipeta volumétrica de 20 mL; - Erlenmeyer de 50 e 125 mL; - Bureta de 25 mL; - Suporte universal; - Garra. 3.2. Reagentes e soluções - Solução de NaOH; 47 - Solução de HCl; - Biftalato de potássio (KHC8H4O4); - Fenolftaleína 0,1% (m/v) em etanol. 4. PROCEDIMENTO Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. a) Padronização da solução de NaOH 1- Fixe uma bureta de 25 mL no suporte universal, utilizando uma garra. 2- Enxágüe a bureta com um pouco de solução de NaOH que você preparou. Faça isso duas vezes. Em seguida, encha a bureta com a solução de NaOH, zere-a de forma que o menisco fique na marca do zero, recolhendo o excesso de solução em um béquer de 50 mL. Verifique se a parte abaixo da torneira esteja cheia de solução. Desta forma a bureta está pronta para iniciar a titulação. 3- Numere 3 (três) erlenmeyers de 125 mL, pese em cada um deles aproximadamente 0,300 g de biftalato de potássio (KHC8H4O4) e anote o valor na Tabela 1. Adicione, com auxílio de uma proveta, 50 mL de água destilada e agite o erlenmeyer até o KHC8H4O4 dissolver totalmente. Por fim, acrescente 3 gotas de fenolftaleína em cada erlenmeyer. 4- Titule cada solução dos 3 (três) erlenmeyers gotejando a solução de NaOH no erlenmeyer, sob agitação até atingir o ponto final da titulação (mudança de cor da solução). Quando for detectado a mudança de cor da solução, pare de gotejar a solução de NaOH e anote o volume gasto na Tabela 1. Encha novamente a bureta com a solução de NaOH, zere-a e repita a titulação, utilizando os outros 2 (dois) erlenmeyers. Calcule a molaridade (concentração molar) média da solução de NaOH. 48 Tabela 1: Resultados da padronização da solução de NaOH. Titulação mKHC8H4O4 (g) NaOH Vgasto (mL) M (mol/L) Primeira Segunda Terceira Média: b) Padronização da solução de HCl Com auxílio de uma pipeta volumétrica, transfira 20 mL da solução de HCl, cuja concentração é desconhecida, para um erlenmeyer de 50 mL. Adicione 2 gotas de fenolftaleína. Titule com a solução de NaOH, anteriormente padronizada, até atingir o ponto final da titulação e anote o volume gasto da solução de NaOH na Tabela 2. Repita este procedimento por mais duas vezes. Calcule a molaridade (concentração molar) média da solução de HCl. Tabela 2: Resultados da padronização da solução de HCl. Titulação Vgasto de NaOH (mL) MHCl (mol/L) Primeira Segunda Terceira Média: 49 Reação entre o biftalato de potássio (KHC8H4O4) e o hidróxido de sódio (NaOH): OH O OK O + NaOH(aq) ONa O OK O + H2O(l) Reação entre o hidróxido de sódio (NaOH) e o ácido clorídrico (HCl): NaOH(aq) + HCl(aq) � NaCl(aq) + H2O(l) AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 5. Questionário 1) Defina os termos abaixo: a) Titulação. b) Titulante. c) Padrão primário (requisitos). d) Padronização. e) Ponto de equivalência. f) Ponto final da titulação. g) Indicador (ácido-base). 50 Aula Prática n o 11 DETERMINAÇÃO DE ALUMÍNIO TROCÁVEL EM AMOSTRA DE SOL O 1. INTRODUÇÃO O alumínio trocável não é um elemento essencial na nutrição das plantas. Porém as plantas absorvem o alumínio quando ele está na forma livre ou como íons trocáveis (Al3+) na solução do solo. Se houver muito alumínio trocável no solo, isso pode ocasionar distúrbios metabólicos e como consequência à inibição do crescimento radicular (raiz) e o desenvolvimento da planta. Desta forma, vemos que o alumínio livre ou trocável na solução do solo apresenta uma ação tóxica sobre as plantas e esta ação aumenta com o aumento da concentração de alumínio. A ação do alumínio trocável (Al3+) também tem influência direta na acidez do solo, principalmente em solos altamente intemperizados. A elevação do pH do solo diminui a sua solubilidade. A partir de pH 5,5 praticamente não existe alumínio na forma trocável, diminuindo o seu efeito tóxico para as plantas. Na interpretação de uma análise de solo, normalmente a quantidade dos elementos Ca, Mg e Al presentes no solo é expressa em cmolc/dm3. Esta unidade é igual à normalidade multiplicada por 100. 2. OBJETIVO No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Determinar a quantidade de alumínio trocável em uma amostra de solo. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Cachimbo de 5,0 mL; 51 - Béquer de 150 mL; - Pipeta volumétrica de 20 mL; - Proveta de 100 mL; - Funil; - Agitador magnético; - Barra magnética (peixinho); - Papel filtro qualitativo; - Snap cap de 100 mL; - Erlenmeyer de 50 mL; - Bureta de 10 mL; - Suporte universal; - Garra. 3.2. Reagentes e soluções - Solo; - KCl 1,0 mol/L; - NaOH 0,0125 N; - Fenolftaleína 0,1% (m/v) em etanol. 4. PROCEDIMENTO Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. 1. Pegue 5,0 mL de solo com um cachimbo e coloque em um béquer de 150 mL; 2. Adicione, com auxílio de uma proveta, 100 mL de KCl 1,0 mol/L (extrator); 3. Agite por 15 minutos utilizando um agitador magnético; 4. Filtre o extrato utilizando um funil, no qual coloque um papel filtro qualitativo devidamente dobrado para facilitar a filtração; 52 5. Numere 3 (três) erlenmeyers de 50 mL. Adicione em cada erlenmeyer, com auxílio de uma pipeta volumétrica, 20 mL do filtrado (solução dentro do snap cap). Por fim, acrescente 3 gotas de fenolftaleína em cada erlenmeyer; 6. Titule cada um dos erlenmeyers com uma solução de NaOH 0,0125 N até atingir o ponto final da titulação (mudança de cor da solução); 7. Anote o volume gasto da solução de NaOH em cada titulação na Tabela 1; 8. Calcule a concentração média, em cmolc/dm3, de alumínio trocável na amostra de solo. Cálculo: Al3+ (cmolc/dm3) = Vgasto de NaOH x [NaOH] x 100 Tabela 1: Resultados da determinação de alumínio trocável em uma amostra de solo. Titulação Vgasto de NaOH (mL) Al3+ (cmolc/dm3) Primeira Segunda Terceira Média: AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 53 Aula Prática n o 12 TITULAÇÃO POTENCIOMÉTRICA 1. INTRODUÇÃO Frequentemente é necessário determinar a concentração de íons em solução. Para determinar a concentração de um ácido ou uma base, um método chamado titulação é utilizado. Titulação é um processo onde uma solução de concentração conhecida, denominada de titulante ou solução padrão, é adicionada de modo contínuo e vagaroso até reagir completamente com o analito. O ponto final da titulação pode ser determinado através da curva de titulação ou mudança de cor da solução com adição de um indicador. Uma titulação ácido-base envolve uma reação de neutralização, na qual um ácido reage com uma quantidade equivalente de uma base. Construindo uma curva de titulação podemos facilmente detectar o ponto final da titulação. A curva de titulação é construída através do pH da solução em função do volume adicionado de titulante (Figura 1). Figura 1:Curva de titulação da solução de HCl com a solução padrão de NaOH 0,100 mol/L. pH Volume adicionado de NaOH, mL Ponto Final da Titulação 54 A propriedade da solução medida em uma titulação potenciométrica é o pH. Um pHmetro é utilizado para medir o pH da solução enquanto o titulante é adicionado progressivamente. 2. OBJETIVO No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Padronizar soluções ácidas ou básicas por titulação potenciométrica. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Béquer de 50 e 100 mL; - Pipeta volumétrica de 25 mL; - Proveta de 50 mL; - Agitador magnético; - Barra magnética (peixinho); - Bureta de 25 mL; - Suporte universal; - Garra; - pHmetro. 3.2. Reagentes e soluções - NaOH 0,100 mo/L; - HCl. 4. PROCEDIMENTOS Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. 55 Enxágüe a bureta com um pouco de solução de NaOH. Faça isso duas vezes. Em seguida, encha a bureta com a solução de NaOH, zere-a de forma que o menisco fique na marca do zero, recolhendo o excesso de solução em um béquer de 50 mL. Verifique se a parte abaixo da torneira esteja cheia de solução. Desta forma a bureta está pronta para iniciar a titulação. Com auxílio de uma pipeta volumétrica, transfira 25 mL da solução de HCl, cuja concentração é desconhecida, para um béquer de 100 mL. Acrescente ao béquer, com auxílio de uma proveta, 25 mL de água destilada. Faça a leitura do pH da solução de HCl utilizando o pHmetro e anote o resultado na Tabela 1. Titule a solução de HCl adicionando 1,0 mL de NaOH 0,100 mol/L e a cada estabilização do pH anote o resultado na Tabela 1. Adicione NaOH até totalizar 38,0 mL de titulante. Faça a curva de titulação (gráfico), onde no eixo “y” coloque os valores de pH e no eixo “x” coloque os volumes adicionados de NaOH 0,100 mol/L. Calcule a molaridade (concentração molar) da solução de HCl. Tabela 1: Valores de pH em função dos volumes adicionados de titulante. VNaOH (mL) pH VNaOH (mL) pH VNaOH (mL) pH 0,0 13,0 26,0 1,0 14,0 27,0 2,0 15,0 28,0 3,0 16,0 29,0 4,0 17,0 30,0 5,0 18,0 31,0 6,0 19,0 32,0 7,0 20,0 33,0 8,0 21,0 34,0 9,0 22,0 35,0 10,0 23,0 36,0 11,0 24,0 37,0 12,0 25,0 38,0 AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 56 Aula Prática n o 13 REAÇÕES DE OXIDAÇÃO/REDUÇÃO 1. INTRODUÇÃO Reações em que ocorre transferência de elétrons são chamadas de reações de oxirredução. Nas reações de oxirredução a espécie que perde elétrons sofre oxidação e a espécie que ganha elétrons sofre redução. Para que ocorra a oxidação de uma espécie, é necessário que ocorra simultaneamente a redução de outra espécie, ou seja, uma espécie só perde elétrons quando há outra espécie para recebê-los. Portanto, em uma reação de oxirredução não pode haver oxidação sem redução e vice versa. Além disso, a espécie que sofre oxidação (perde elétrons) é denominada de agente redutor e a espécie que sofre redução (ganha elétrons) é denominada de agente oxidante. Por exemplo, o tungstênio utilizado nas lâmpadas de filamento (lâmpadas comuns) pode ser preparado pela redução do óxido de tungstênio(VI) com hidrogênio a 1200 ºC, como mostra a reação abaixo. WO3(s) + 3H2(g) � W(s) + 3H2O(g) +6 0 0 +1 Redução Oxidação Na reação acima podemos observar que o tungstênio sofreu redução, uma vez que, ganhou elétrons, consequentemente seu número de oxidação passou de +6 para zero. O hidrogênio sofreu oxidação, ou seja, perdeu elétrons, sendo assim, seu número de oxidação passou de zero para +1. Portanto, nessa reação de oxirredução o agente oxidante é o óxido de tungstênio(VI) e o agente redutor é o hidrogênio (H2). Um dos métodos mais comuns para balancear reações de oxirredução e também elucidar os processos individuais que ocorrem nos dois eletrodos de uma célula eletroquímica é chamado de método da semi-reação. Neste método 57 uma reação de oxirredução é dividida em duas semi-reações, uma de oxidação e uma de redução. Um pedaço de alumínio quando colocado em contato com uma solução de sulfato de cobre(II) fica recoberto por uma camada de cobre, simultaneamente, o alumínio passa para a solução, de acordo com a equação: 2Al(s) + 3Cu2+(aq) � 2Al3+(aq) + 3Cu(s) Nesta reação o alumínio elementar é oxidado a Al3+ e o Cu2+ é reduzido a cobre elementar. Individualmente, temos duas semi-reações, uma de oxidação e outra de redução: Semi-reação de oxidação: Al(s) � Al3+(aq) + 3e- Semi-reação de redução: Cu2+(aq) + 2e- � Cu(s) Nas reações de oxirredução o número de elétrons cedidos e recebidos deve ser igual. Analisando as duas semi-reações, observa-se que a oxidação do alumínio libera 3 (três) elétrons para cada Al3+ que é formado e a redução de Cu2+ para cobre elementar requer 2 (dois) elétrons, sendo assim, a semi-reação de oxidação deverá ser multiplicada por 2 e a semi-reação de redução deverá ser multiplicada por 3. Portanto, temos: 2Al(s) � 2Al3+(aq) + 6e- 3Cu2+(aq) + 6e- � 3Cu(s) 2Al(s) + 3Cu2+(aq) � 2Al3+(aq) + 3Cu(s) 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Reconhecer em uma reação de oxirredução a espécie que sofre oxidação e a que sofre redução, o agente oxidante e o agente redutor; � Balancear reações de oxirredução; � Calcular o potencial padrão da célula (ε°célula). 58 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Pipeta graduada de 5 mL; - Tubo de ensaio; - Suporte para tubo de ensaio. 3.2. Reagentes e soluções - Sulfato de cobre (CuSO4) 0,10 mol/L; - Ferro metálico (bombril); - Zinco metálico (pilha); - Alumínio metálico (lata de refrigerante). 4. PROCEDIMENTOS Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. Numere 3 (três) tubos de ensaio. No tubo de ensaio 1 coloque uma pequena bola de bombril. No tubo de ensaio 2 coloque uma unidade de zinco metálico. No tubo de ensaio 3 coloque uma unidade de alumínio metálico. Com auxílio de uma pipeta graduada, adicione 5 mL de solução de sulfato de cobre (CuSO4) 0,10 mol/L em cada tubo de ensaio. Observe durante alguns minutos. Escreva as reações de oxidação, de redução e da célula. Além disso, calcule o potencial padrão da célula (ε°célula) para cada uma das reações de oxirredução. Utilize a tabela de potenciais padrão de redução da página 59. AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 59 Tabela 1. Potenciais padrão de redução a 25 °C. Semi-reação ε°, V F2(g) + 2e – � 2F–(aq) + 2,866 Cl2(g) + 2e – � 2Cl–(aq) + 1,358 Br2(l) + 2e – � 2Br–(aq) + 1,066 Ag+(aq) + e – � Ag(s) + 0,799 Fe3+(aq) + e – � Fe2+(aq) + 0,771 I2(s) + 2e – � 2I–(aq) + 0,536 Cu2+(aq) + 2e – � Cu(s) + 0,342 Cu2+(aq) + e – � Cu+(aq) + 0,153 Sn4+(aq) + 2e – � Sn2+(aq) + 0,150 2H+(aq) + 2e – � H2(g) 0,000 Pb2+(aq) + 2e – � Pb(s) - 0,126 Sn2+(aq) + 2e – � Sn(s) - 0,138 Ni2+(aq) + 2e – � Ni(s) - 0,257 Ti3+(aq) + e – � Ti2+(aq) - 0,370 Cd2+(aq) + 2e – � Cd(s) - 0,403 Cr3+(aq) + e – � Cr2+(aq) - 0,407 Fe2+(aq) + 2e – � Fe(s) - 0,447 Ga3+(aq) + 3e – � Ga(s) - 0,560 Cr3+(aq) + 3e – � Cr(s) - 0,744 Zn2+(aq) + 2e – � Zn(s) - 0,762 Cr2+(aq) + 2e – � Cr(s) - 0,913 Mn2+(aq) + 2e – � Mn(s) - 1,185 Ti2+(aq) + 2e – � Ti(s) - 1,630 Al3+(aq) + 3e – � Al(s) - 1,670 Sr2+(aq) + 2e – � Sr(s) - 2,890 60 Aula Prática n o 14 DETERMINAÇÃO DE FÓSFORO DISPONÍVEL EM AMOSTRA DE SO LO POR ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NAREGIÃO VISÍ VEL 1. INTRODUÇÃO O fósforo (P) é encontrado no solo nas formas: solução, adsorvido, precipitado, orgânico, estrutural e ocluso. As três primeiras formas representam a fração disponível às plantas a curto e médio prazo. A forma orgânica também pode contribuir com parte do P disponível, principalmente em solos com teores de matéria orgânica de médios a altos e com boas condições de mineralização. Em solos com baixa disponibilidade de P, as plantas desenvolvem-se pouco, tornando-se fracas. O mesmo pode ser observado no sistema radicular, o mau desenvolvimento pela falta de P. O fósforo é um elemento com baixa mobilidade no solo, e encontra-se como ortofosfatos, que são formas derivadas do ácido fosfórico (H3PO4). Na fase sólida do solo, o fósforo encontra-se combinado em compostos de cálcio, ferro, alumínio e matéria orgânica. A importância relativa de compostos inorgânicos de fósforo no solo é condicionada pelo pH, tipo e quantidade de minerais existentes na fase argila. Existem diversos métodos para determinar P disponível em uma amostra solo. Os principais métodos utilizados no Brasil são: Mehlich, Bray, resina trocadora de ânions e Olsen. Nesta aula prática será utilizado o método de Mehlich para extrair o fósforo disponível em uma amostra de solo. Este método é de baixo custo, fácil, rápido e com boa precisão, além disso, utiliza como extrator uma solução ácida preparada pela mistura de ácido clorídrico e ácido sulfúrico, denominada de solução PA. Esse extrator é conhecido por extrator de Mehlich. Para determinar a concentração de fósforo em uma amostra, primeiro é necessário preparar uma curva de calibração, a qual é preparada a partir de soluções com concentrações de fósforo conhecidas e crescentes. A 61 concentração é expressa em mg/L (ppm). Para a determinação de fósforo, a curva de calibração é normalmente preparada com as seguintes concentrações de fósforo: 0,0; 1,0; 2,0; 3,0 e 4,0 mg/L. Além disso, a curva de calibração deve ser preparada cada vez que for realizar a leitura de uma bateria de amostras. 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Utilizar o método de Mehlich para extrair o fósforo disponível em uma amostra de solo; � Determinar a concentração, em mg/L, de fósforo disponível em uma amostra de solo por espectrometria de absorção molecular na região visível. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Cachimbo de 3,0 mL; - Béquer de 50 mL; - Pipeta volumétrica de 3 mL; - Proveta de 50 mL; - Bastão de plástico; - Funil; - Papel filtro qualitativo; - Snap cap de 100 mL; - Conta gotas; - Tubo de ensaio; - Suporte para tubo de ensaio; - Balão volumétrico de 50 mL; - Espectrofotômetro de absorção molecular na região visível. 62 3.2. Reagentes e soluções - Solo; - Solução padrão de fósforo 100 mg/L; - Solução PA (HCl 0,050 mol/L + H2SO4 0,0125 mol/L); - Solução PB (HCl 0,87 mol/L + molibdato de amônio 0,38% m/v); - Solução de ácido ascórbico 20% (m/v). 4. PROCEDIMENTOS Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. 1. Pegue 3,0 mL de solo com um cachimbo e coloque em um béquer de 50 mL; 2. Acrescente, com auxílio de uma proveta, 30 mL de solução PA (extrator de Mehlich); 3. Agite por 5 minutos. Faça isso com um bastão de plástico; 4. Filtre o extrato utilizando um funil, no qual coloque um papel filtro qualitativo devidamente dobrado para facilitar a filtração; 5. Com auxílio de uma pipeta volumétrica, transfira 3 mL do filtrado (solução dentro do snap cap) para um tubo de ensaio; 6. Acrescente 3 mL de solução PB e agite; 7. Acrescente 3 gotas de solução de ácido ascórbico 20% (m/v) e agite; 8. Prepare a curva de calibração de fósforo, de acordo com a observação 1; 9. Faça a leitura da absorbância das soluções preparadas no item anterior em um espectrofotômetro de absorção molecular na região visível em 660 nm e anote o resultado na Tabela 1; 10. Faça a leitura da absorbância da amostra de solo e anote na Tabela 1; 11. Construa o gráfico da absorbância em função da concentração de P utilizando os dados da Tabela 1 (veja observação 2); 12. Determine a concentração de P disponível na amostra de solo. 63 Observação 1: Procedimento para preparar a curva de calibração de fósforo: 1. Numere 5 (cinco) balões volumétricos de 50 mL e 5 (cinco) tubos de ensaio; 2. No balão volumétrico nº 1, coloque apenas a solução PA. A seguir, pipete 3 mL deste balão e transfira para o tubo de ensaio nº 1. Acrescente 3 mL de solução PB e 3 gotas de solução de ácido ascórbico 20% (m/v). 3. No balão volumétrico nº 2, adicione 1,0 mL de solução padrão de fósforo 100 mg/L e dilua o balão volumétrico para 50 mL com a solução PA. A seguir, pipete 3 mL deste balão e transfira para o tubo de ensaio nº 2. Acrescente 3 mL de solução PB e 3 gotas de solução de ácido ascórbico 20% (m/v). A concentração de fósforo neste tubo de ensaio é 1,0 mg/L. 4. No balão volumétrico nº 3, adicione 2,0 mL de solução padrão de fósforo 100 mg/L e dilua o balão volumétrico para 50 mL com a solução PA. A seguir, pipete 3 mL deste balão e transfira para o tubo de ensaio nº 3. Acrescente 3 mL de solução PB e 3 gotas de solução de ácido ascórbico 20% (m/v). A concentração de fósforo neste tubo de ensaio é 2,0 mg/L. 5. No balão volumétrico nº 4, adicione 3,0 mL de solução padrão de fósforo 100 mg/L e dilua o balão volumétrico para 50 mL com a solução PA. A seguir, pipete 3 mL deste balão e transfira para o tubo de ensaio nº 4. Acrescente 3 mL de solução PB e 3 gotas de solução de ácido ascórbico 20% (m/v). A concentração de fósforo neste tubo de ensaio é 3,0 mg/L. 6. No balão volumétrico nº 5, adicione 4,0 mL de solução padrão de fósforo 100 mg/L e dilua o balão volumétrico para 50 mL com a solução PA. A seguir, pipete 3 mL deste balão e transfira para o tubo de ensaio nº 5. Acrescente 3 mL de solução PB e 3 gotas de solução de ácido ascórbico 20% (m/v). A concentração de fósforo neste tubo de ensaio é 4,0 mg/L. 64 Tabela 1: Dados para preparar a curva de calibração de fósforo (absorbância em função da concentração de P, mg/L). Tubo de ensaio Concentração de P (mg/L) Absorbância 1 0,0 2 1,0 3 2,0 4 3,0 5 4,0 AMOSTRA A concentração de P disponível na amostra de solo pode ser determinada através da equação: y = a + bx Onde, y = absorbância � valor obtido no espectrofotômetro. a = coeficiente linear. b = coeficiente angular � sensibilidade. x = concentração de P na amostra � valor que vamos determinar (calcular). A equação anterior, ou seja, a equação da reta pode ser reescrita como: Devemos lembrar que o valor de “x” deverá ser multiplicado pelo fator de diluição (fd). Neste experimento o fd é igual a 20, como mostra o cálculo abaixo: b ay x −= )amostradevolume(3 )PBsoluçãodevolumeamostradevolume(6 x solo)de(volume3 )PAsoluçãodevolume(30 fd += 20 3 6 x 3 30 fd == 65 Portanto, para determinar a concentração de P disponível na amostra de solo, basta utilizar a seguinte equação: Observação 2: O gráfico da curva de calibração poderá ser feito utilizando qualquer um dos seguintes recursos: � Excel. � Origin. � SigmaPlot. � SAS (Statistical Analysis System). � Outros programas. 0 1 2 3 4 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 A bs or bâ nc ia Concentração de P, mg/L Figura 1: Curva de calibração de fósforo (absorbância em função da concentração de P, mg/L). AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU 20. b ay x −= 66 Aula Prática n o 15 DETERMINAÇÃO DE SÓDIO E POTÁSSIO DISPONÍVEIS EM AMO STRA DE SOLO POR ESPECTROMETRIA DE EMISSÃO ATÔMICA1. INTRODUÇÃO A espectrometria de emissão atômica é uma técnica utilizada para determinar a concentração dos metais alcalinos e alcalinos terrosos através da emissão da radiação eletromagnética. A amostra (solução líquida) é inicialmente aspirada pelo nebulizador, sendo convertida em microgotículas, então uma parte dessas microgotículas chegam ao atomizador, local onde ocorre a atomização do analito. A chama do espectrofotômetro de emissão atômica é a fonte de excitação dos elétrons. Quando os átomos são submetidos à ação da energia térmica da chama, um ou mais de seus elétrons são excitados, ou seja, passam do estado fundamental para o estado excitado. Então, quando os elétrons retornarem ao estado fundamental, será emitida uma energia radiante de comprimento de onda característico, além disso, a intensidade dessa energia radiante emitida é diretamente proporcional à concentração do átomo emissor. Nas ciências agrárias a espectrometria de emissão atômica é utilizada para a determinação de nutrientes no solo, em especial os íons sódio (Na+) e potássio (K+). Para a determinação desses nutrientes é utilizado um espectrofotômetro de emissão atômica, equipamento que tem como fonte de atomização e excitação uma chama formada pela mistura de butano (combustível) e ar (oxidante). Os teores de Na+ e K+ no solo dependem do material de origem (rochas primárias ou matriz), do grau de intemperização do solo e do uso agrícola do solo. As formas prontamente disponíveis de Na+ e K+ às plantas são: adsorvido e solução. Outras formas disponíveis de Na+ e K+, no entanto com liberação mais lenta, são: estrutural e fixado. 67 A extração de Na+ e K+ pode ser realizada utilizando uma solução salina de qualquer cátion. Normalmente é utilizada uma solução de acetato de amônio ou acetato de cálcio. Em laboratório de rotina, utiliza-se uma solução ácida preparada pela mistura de ácido clorídrico e ácido sulfúrico, denominada de solução PA. Essa solução ácida é conhecida por extrator de Mehlich. 2. OBJETIVOS No final desta aula prática o aluno deverá ser capaz de: � Utilizar o método de Mehlich para extrair sódio (Na+) e potássio (K+) disponíveis em uma amostra de solo; � Determinar a concentração, em mg/L, de Na+ e K+ disponíveis em uma amostra de solo por espectrometria de emissão atômica em chama. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Cachimbo de 3,0 mL; - Béquer de 50 mL; - Proveta de 50 mL; - Bastão de plástico; - Funil; - Papel filtro qualitativo; - Snap cap de 100 mL; - Espectrofotômetro de emissão atômica em chama. 3.2. Reagentes e soluções - Solo; - Solução PA (HCl 0,050 mol/L + H2SO4 0,0125 mol/L). 68 4. PROCEDIMENTOS Verifique se os materiais que serão utilizados na experiência estão devidamente limpos. 1. Pegue 3,0 mL de solo com um cachimbo e coloque em um béquer de 50 mL; 2. Acrescente, com auxílio de uma proveta, 30 mL de solução PA (extrator de Mehlich); 3. Agite por 5 minutos. Faça isso com um bastão de plástico; 4. Filtre o extrato utilizando um funil, no qual coloque um papel filtro qualitativo devidamente dobrado para facilitar a filtração; 5. Leve o filtrado para fazer a leitura da concentração de sódio e potássio no espectrofotômetro de emissão atômica em chama e anote o resultado abaixo: � Concentração de Na+ = ____________ mg/L x 10 = ____________ mg/L � Concentração de K+ = ____________ mg/L x 10 = ____________ mg/L Observação 1: Para determinar a concentração de sódio e potássio na amostra, será preparado uma curva de calibração com as seguintes concentrações de sódio e potássio: 0,0; 10,0 e 15,0 mg/L. Observação 2: No espectrofotômetro de emissão atômica em chama ou em qualquer outro instrumento, primeiro devemos fazer a leitura da curva de calibração e em seguida fazer a leitura da(s) amostra(s). Observação 3: Nesta aula prática utilizamos 30 mL de solução PA para 3,0 mL de solo, portanto, estamos trabalhando com um fator de diluição de 10 vezes. Sendo assim, a concentração de sódio e potássio obtida no espectrofotômetro de emissão atômica em chama deverá ser multiplicada por 10. AO TERMINAR A PRÁTICA DEIXE A BANCADA COMO VOCÊ A E NCONTROU