Relatório química aplicada a engenharia (misturas e soluções)

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO PIAUI – UNIFAPI
CURSO: ENGENHARIA CIVIL TURNO: NOITE 
TURMA: EC4A02/EC5A02 DISCIPLINA: QUÍMICA APLICADA A ENGENHARIA CIVIL PROFESSOR(A): ORLANDO LIMA
SOLUÇÕES: UMA ABORDAGEM A CONCENTRAÇÃO E DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES
Componentes: 
Francisco das Chagas Cantuario Aleixo
RA:01580006349
Gilson George Silva Nascimento
RA:01580006739
Laércio de Castro Lemos
RA:01580006444
Lucas de Sousa Silva
RA:6002005631
Marcos Wanderson Martins Costa 
RA:01580006497
Rafael Modesto Teixeira de Sá
RA:01580006728
Teresina-PI
13 de março de 2020
1. INTRODUÇÃO
Quando se associa duas ou mais substâncias obtemos as misturas onde estas podem ser classificadas como homogenias e heterogenias; (FELTRE,2004)
As misturas homogenias são as misturas que possuem somente uma fase, ou seja, a olho nu não conseguimos distinguir com clareza as substâncias associadas, exemplo: sal+ água;
 Já as misturas heterogenias são aquelas que possuem mais de uma fase neste caso é possível distinguir a olho nu uma substancia da outra, exemplo: agua + óleo, vale ressaltar que em alguns casos como o leite e o sangue aparentam ser misturas homogenias pela definição acima apontada, mas verdade são misturas heterogenias fato este comprovado pelo processo de aquecimento e centrifugação respectivamente. Tendo em vista estes conceitos é possível definir também uma solução que é uma mistura homogenia de uma ao mais substâncias; (FELTRE,2004)
As soluções são compostas pelo soluto que se apresenta em menor quantidade, ou seja, o disperso e pelo solvente que se apresenta em maior quantidade sendo este o dispersante. A soluções podem ser classificadas como solidas, liquidas e gasosas 
E importante definir também a Densidade ou Massa específica(d) das soluções que é a razão em massa por unidade de volume da solução, a unidade de medida da densidade pelo SI é ,mas também pode ser em , e a mesma pode ser expressa por: (FELTRE,2004)
 (equação 1)
Onde:
 massa da solução;
 volume da solução; 
densidade específica ou massa específica.
De modo geral podemos dizer que concentração é a razão entre a quantidade de soluto em massa (kg ou mols) e quantidade do solvente em volume (L ou ml), no experimento será adotado a seguinte convenção:
· Para as quantidades referentes ao soluto índice 1
· Para as quantidades referentes ao solvente índice 2 
· Para as quantidades referentes a solução sem índice (FELTRE,2004)
Concentração comum: é o quociente entre a massa do soluto pelo volume da solução, ela pode ser expressa da seguinte forma: (NOVAIS E TISSONI, 2016)
 (equação 2)
Onde:
 massa do soluto;
 volume da solução
 Concentração comum
A unidade de medida da concentração será definida em , mas também pode apresentar-se em , deve-se tomar cuidado na convenção de unidades e ao confundir concentração com densidade. O Título define a relação entre a massa do soluto e a massa da solução, é expresso pela letra grega tau, este então e chamado de título em massa: (FELTRE,2004)
 (equação 3)
O título também pode ser expresso em porcentagem já que seu valor varia entre 0 e 1 deste modo obtém-se o título percentual em massa, vale ressaltar que o título não possui unidade de mediada ele funciona como índice de parâmetro. O título percentual em massa pode ser expresso pela equação:
 (equação 4)
Relacionando a concentração comum com o título obtemos:
 (equação 5)
Por fim temos a concentração molar ou molaridade e a relação entre concentração em mols por volume da solução: (NOVAIS E TISSONI, 2016)
 (equação 6)
Onde:
 número de mols;
 volume da solução;
 concentração molar.
Onde é o número de mols no soluto em mols dado por:
 (equação 7)
Onde:
 massa do soluto;
 massa molar do soluto;
 número de mols do soluto. (NOVAIS E TISSONI, 2016)
Relacionando a concentração comum com a concentração molar temos:
 (equação 8)
 (equação 9)
Quando adicionamos a uma solução uma porção do seu próprio solvente, ou seja, aumentamos a quantidade de solvente constitui-se uma Diluição onde se possui uma concentração final e obtém outra de concentração final tal relação e extraída da seguinte equação: (FELTRE,2004)
 (equação 10)
Onde:
 concentração inicial 
 volume inicial
 concentração final
 volume final
O objetivo principal do experimento é preparar e calcular uma solução acida de concentração molar de 0,05ml/L em 100ml e uma solução básica afim de neutraliza-la para seu descarte apropriado.
2. MATERIAIS UTILIZADOS
· Água destilada 
· Balança de precisão 
· Balão volumétrico
· Frasco de Ácido Clorídrico 37% com 1000ml
· Pipeta automática
3. PROCEDIMENTOS
Primeiramente foram retiradas do rotulo da embalagem do ácido clorídrico[HCl] o título percentual em massa expresso pelos 37% com este dado foi calculado o título em massa da solução, também foi retirado do rotulo a massa total da solução, bem como seu volume e com os mesmos foi calculado em seguida a densidade especifica da solução, já com estes dados foi calculada a concentração comum da solução por meio da equação 5, por fim com a utilização da equação 9 foi calculada a concentração molar ou molaridade da solução.
Pra diluição da solução afim de encontramos a concentração de 0,05mol/l foi necessário estipular um volume final definido pelo balão volumétrico de 100ml utilizando estes dados e a concentração molar inicial que foi calculada anteriormente encontrou-se o volume necessário a ser retirado do fraco com o auxílio da pipeta automática e diluído para se alcançar a solução com concentração molar desejada, após ser encontrada a concentração e antes de descarta-la é necessário neutralizar a solução que é ácida, e por este motivo se descartada naquela concentração ou de modo incorreto pode causar problemas a saúde por meio de contato ou ingestão da mesma, assim para neutraliza-la foi feita uma outra solução de mesma molaridade mas está sendo básica neste caso foi uma solução de hidróxido de sódio(podendo ser qualquer outra solução básica), pois a reação entre um ácido e uma base forma sal mais água o que possibilita o seu descarte seguro. 
O cálculo para se encontrar a massa de hidróxido de sódio [NaOH] necessário, já que a molaridade a ser alcançada já foi definida e o volume deve ser o mesmo da solução de ácido clorídrico[HCl] para que haja certeza que a neutralização ira da certo foi encontrada por meio da equação 7 e medida por meio da balança de precisão. Para fins do experimento as duas soluções foram misturadas e o produto da reação foi descartado de forma apropriada.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Por meio do título percentual em massa devemos encontrar o título em massa logo será utilizada a equação 4 onde = 37%, assim:
A massa total encontrada no frasco de ácido clorídrico é de 1180g = 1,18kg e o volume de 1000ml = 1L assim por meio da equação 1 pode-se calcular a densidade especifica da solução:
Com o título em massa e a densidade específica, como foi deduzida pela equação 5, pode-se encontrar a concentração comum por meio da relação destas duas grandezas, logo:
Para facilitar os cálculos já que se quer encontra a concentração de 0,05mol/l e possível calcular a concentração molar da solução, com a massa molar do ácido clorídrico retida do rotulo de 36,46 portanto pela equação 9:
Pode se perceber que é uma solução muito concentrada e que o valor desejado é muito menor em relação ao encontrado no frasco de ácido clorídrico[HCl] deste modo será necessário diluir a solução. Com a utilização do balão volumétrico será diluído uma quantidade x a ser calculada de HCl em 100ml = 0,1L de água destilada para isto temos:
Em microlitros →Ou seja serão retirados 417,7μl de HCl do frasco e diluídos em 100ml de agua destilada e assim se encontra a concentração de 0,05mol/l de HCl, uma solução acida, em relação ao descarte da solução é muito perigoso mesmo estando de certa forma em uma baixa concentração descarta-la como ela está portanto será necessário neutraliza-la e tal fato vai ocorrem por meio de uma reação de 1 para 1 com uma solução base de hidróxido de sódio[NaOH], pois uma reação de um ácido com uma base gera um sal( seja ele qual for) mais agua que neste caso pode ser descartado de forma segura.
 (reação 1)
Considerando que para neutralização ocorra de forma controlada e correta as duas soluções devem ter a mesma concentração molar e mesmo volume, tendo isto em vista basta calcular a massa necessária para que este evento, a massa molar do [NaOH] para este caso e 40 e será utilizada a equação 8:
Para medir esta massa foi utilizada um balança de precisão que possui um cúpula de vidro para impedir que o ar interfira na medida, o valor medido foi de 0,2146g que também foi diluído em 100ml de agua destilada um fato a ressaltar as diluições nos balões volumétricos obedeceram a linha de menisco afim de se obter a melhor aproximação dos valores esperados. Para encerrar o experimento as soluções foram misturadas e assim neutralizadas e seu produto descartado de forma apropriada.
5. CONCLUSÃO
O experimento possibilitou o entendimento da importância das equações adotadas no estudo das soluções e mostrou de maneira pratica os procedimentos ao se calcular e preparar as soluções, de modo geral o objetivo de fazer uma solução acida e básica de 0,05mol/l afim de neutraliza-las no final foi promissora apontando a eficiência do processo de diluição e precisão dos instrumentos técnicos utilizados.
6. BIBLIOGRAFIA
FELTRE, R; Química volume 2 Físico-química, volume 2, 6ª edição; São Paulo; ed. Moderna,2004 p 2 - 34.
NOVAIS, D, L, V; TISSONI, M,A; Vivá Química 2: Ensino Médio, volume 2, 1º edição; Curitiba; ed. Positivo,2016 p 36 – 43.