Relatório de preparo de soluções

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Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro – UNIRIO
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET
Instituto Biomédico – IB
Disciplina: Química Experimental
Professora: 
Aluno: 
Curso: Nº da prática: 03
Prática realizada no dia: 20 de julho de 2021
Preparo de soluções
Rio de Janeiro, 2021_1
1 - Introdução
Soluções são misturas homogêneas que se apresentam monofásicas, são constituídas por um ou mais solutos diferentes dissolvidos em um solvente. O soluto se apresenta disperso, em menor quantidade. E o solvente é o dispersante em maior quantidade. A propriedade mais importante nas soluções é a solubilidade, visto que nesse exemplo de mistura existe a dissolução de um material por outro. Todavia, cada solvente apresenta uma solubilidade para cada tipo de soluto de acordo com a temperatura, que é denominado de coeficiente de solubilidade.
As soluções podem se apresentar sólidas: soluções em que o solvente está no estado sólido; líquidas: soluções em que o solvente está no estado líquido; e gasosas: soluções em que o solvente está no estado gasoso. No laboratório geralmente se usam soluções aquosas.
A solução pode ser classificada devido à natureza do soluto dissolvido em iônica e molecular. Sendo a primeira quando a solução apresenta um soluto de natureza iônica, capaz de sofrer o fenômeno da dissociação ou ionização. E a segunda como a solução que apresenta um soluto de natureza molecular, que não é capaz de sofrer o fenômeno da dissociação ou ionização.
As quantidades de soluto, solvente, volume, massa ou qualquer outra medida quantitativa relacionada a uma solução é denominada concentração. A concentração comum é a relação entre a massa do soluto e o volume da solução; A densidade é a relação entre a massa e o volume; Título em massa é a relação entre a massa do soluto e a massa da solução; Título em volume é a relação entre o volume do soluto e o volume da solução; Ppm é a relação de uma parte do soluto existente em um milhão de partes da solução; Concentração de molaridade é a relação entre o número de mol do soluto e o volume da solução; Molaridade: é a relação entre o número de mol do soluto e a massa do solvente; E fração molar: é a relação entre o número de mol do soluto ou do solvente e o número de mol da solução.
A diluição de soluções é o procedimento realizado com uma única solução que consiste em adicionar ou retirar solvente de uma solução, o que pode resultar em: adição de solvente a uma solução, quando a solução passa a apresentar uma concentração menor que a apresentada antes de receber nova quantidade de solvente. E retirada de solvente de uma solução, quando a solução passa a apresentar uma concentração maior que a apresentada antes de perder certa quantidade de solvente.
Já a mistura de soluções é o procedimento em que duas ou mais soluções são reunidas em um mesmo recipiente, e pode ser apresentada em três casos. Mistura de um mesmo soluto, que resulta em uma solução que apresenta um valor de concentração intermediário ao das soluções que foram misturadas; Mistura de soluções de solutos diferentes sem reação química, que resulta em uma solução que apresenta novo valor de concentração para cada um dos solutos presentes; E mistura de soluções de solutos diferentes com reação química, que resulta em uma solução que apresenta um ou mais solutos diferentes dos que estavam anteriormente nas soluções misturadas.
As soluções aquosas podem ser classificadas em diferentes tipos, conforme o seu caráter químico. Podem se apresentar como uma solução aquosa ácida, se possuírem na sua constituição substâncias ácidas. Com seu pH, possuindo um valor menor do que 7. Algumas soluções aquosas ácidas utilizadas no laboratório são: ácido clorídrico, ácido sulfúrico e ácido nítrico. As soluções aquosas básicas, se possuírem na sua constituição substâncias básicas. Na escala de pH, apresenta um valor maior do que 7.
Uma substância higroscópica possui a característica de absorver água do ambiente. Algumas dessas substâncias absorvem água do ambiente sofrendo reações químicas, como por exemplo os metais alcalinos e hidretos. Substâncias sólidas absorvem a água para dentro de suas estruturas, fazendo com a água seja fixada como parte da rede cristalina.
Substâncias higroscópicas devem ter alta afinidade por água, sendo assim muitos sais são higroscópicos, são consideradas substâncias higroscópicas as que conseguem absorver água em condições ambientes. Caso o composto consiga absorver grandes quantidades de água, ocorre o fenômeno de deliquescência, que é quando parte do material começa a se dissolver na água absorvida do ambiente, e o sólido fica úmido parecendo estar derretendo. 
A liberação de energia na forma de calor e também de luz é chamada de exotérmica, sendo quando há liberação de calor “para fora”. Em processos exotérmicos, há variação da entalpia (ΔH), ou seja, a quantidade de calor liberada será sempre negativa (∆H< 0), porque a variação da entalpia é medida diminuindo-se a entalpia dos produtos pela entalpia dos reagentes. Se houve liberação de energia, a entalpia dos produtos será menor, portanto, a variação da entalpia será negativa.
2 – Objetivo
Esta prática tem como objetivo o preparo soluções de ácidos e bases a serem usadas em análises volumétricas, uma de hidróxido de sódio (NaOH) 0,5 mol Lˉ¹ e a outra de ácido clorídrico (HCl) 0,5 mol Lˉ¹.
3 – Materiais e reagentes
· Ácido clorídrico – HCl
· Balança
· 2 Balões volumétricos de 100 ml
· Bastão de vidro
· Béquer de 100 ml
· Conta gotas
· Espátula
· 2 Funis de vidro
· Hidróxido de sódio – NaOH
· Pera de sucção
· Pipeta graduada de 5 ml
· Pisseta com água destilada
· Vidro de relógio
 Imagem 1 – Balança Imagem 2 – Balão volumétrico
 
 Fonte: Site da loja Gênesis Científica Fonte: Site da loja Laborglas
 Imagem 3 – Bastão de vidro Imagem 4 - Béquer 
 
Fonte: USP – Centro de Divulgação Cientifica Fonte: Site da LojaLab
e Cultural.
 Imagem 5 – Conta gotas Imagem 6 – Espátula
 
 Fonte: Site da loja Aliexpress Fonte: Site Toda Matéria
 Imagem 7 – Funil de vidro Imagem 8 – Pera de sucção
 
 Fonte: Site Toda Matéria Fonte: Site da loja Quimicenter
 Imagem 9 – Pipeta graduada Imagem 10 – Pisseta 
 
 Fonte: Site da loja Precisão Absoluta Fonte: Site Labor Shopping 
 Imagem 11 – Vidro de relógio Imagem 12 – Ácido clorídrico 
 
 Fonte: Site Toda Matéria Fonte: Site Dia a Dia Educação 
 Imagem 13 – Hidróxido de sódio 
 
 Fonte: Site da Loja Química e Wikipédia
4 - Metodologia
Antes de se iniciar a prática são precisos alguns avisos para que se evite um possível acidente e caso ocorra algum como prosseguir. Jamais deve-se adicionar água a uma solução concentrada de ácido, sempre adicionar o ácido concentrado à água. Soluções de ácido e base concentradas são corrosivos, logo, evitar contato com a pele. Em caso de acidente com ácido e base concentrados, deve-seproceder da seguinte maneira: em contato com a pele, lavar a região atingida imediatamente com bastante água, durante cinco minutos. Tratar com solução de ácido acético 1% caso o acidente seja com base, ou com solução saturada de bicarbonato de sódio, caso seja com ácido. E lavar novamente com água; Caso em contato com os olhos: lavar os olhos nos lavadores acoplados aos chuveiros de emergência durante quinze minutos, em seguida aplicar solução de ácido bórico 1% ou solução de bicarbonato de sódio a 1%, caso o acidente seja com base.
Inicialmente, será despejada água destilada de uma pisseta em um béquer de 100 ml, aproximadamente 20 ml. Em seguida levar o béquer com a água, um vidro de relógio e uma espátula até uma balança. O vidro de relógio deverá ser colocado em cima da balança e após isso a mesma deve ser zerada. A seguir o NaOH será pesado, e a quantidade que deverá ser pesada será 2,00 g, o hidróxido de sódio será despejado com o auxílio da espátula evitando contato com a pele. Posteriormente a pesagem, a quantidade contida no vidro de relógio precisa ser despejada no béquer, e caso sobre resquícios do reagente no vidro de relógio o mesmo deverá ser lavado com a pisseta com a água destilada escorrendo para dentro do béquer, para que não seja desperdiçado nada do reagente. Seguidamente, precisará de um bastão de vidro para solubilizar a solução e “amassar”, com cuidado, o NaOH que está em forma de lentilha no fundo do béquer.
Posteriormente a solubilização, a solução terá que ser transferida para um balão volumétrico de 100 ml visto que o mesmo possui uma maior precisão do que o béquer, mas atendando-se sempre ao menisco para que o líquido não exceda a linha que marca o volume da vidraria. Essa transferência será feita com a ajuda de um funil de vidro e do bastão, ambos na “boca” do balão. A lavagem do bastão, do béquer e do funil deverá ser feita como anteriormente com o vidro de relógio, em três vezes, e o liquido desta lavagem também despejado no balão volumétrico. O pescoço do balão também deve ser lavado com a pisseta e se observado que o mesmo não atingiu a marca de 100 ml, completará com a água destilada. Mas, visto que a pisseta não possui precisão de gotejamento, deixará um espaço incompleto antes da linha e completará o balão utilizando um conta gotas. Com o balão volumétrico completo até sua linha, o mesmo deverá ser tampado e a solução homogeneizada e assim a solução estará pronta, devendo somente identificar o frasco que a mantém.
Logo após será feita a solução de HCl, que é similar à do hidróxido de sódio, a diferença é que o ácido clorídrico é um liquido. Inicialmente uma quantidade de água da pisseta será despejada no béquer, lembrando que nunca deve se despejar a água em cima do HCl e sim o contrário. A quantidade de ácido clorídrico deverá ser de 4,10 ml, e para isto será utilizada uma pipeta graduada de 5 ml auxiliada de uma pera de sucção, como medida de segurança o ato necessitará ser feito em uma capela de exaustão. Após a pipetagem o líquido será escoado no béquer, por ser um líquido o ácido clorídrico se solubiliza sozinho dispensando a ajuda do bastão de vidro. 
Utilizando um funil com uma haste longa a solução deverá ser transferida do béquer para um balão volumétrico de 100 ml, com cuidado para o funil não encostar no fundo do balão. Após o liquido transferido a lavagem do béquer e do funil com a pisseta precisará ser feita como anteriormente e a água utilizada também transferida para o balão. O volume será completado também com a ajuda da pisseta, lavando o pescoço da vidraria, mas, deixando o espaço vazio a ser completado com o conta gotas. Com o volume completo o balão volumétrico pode ser fechado e a solução homogeneizada, em seguida rotular o frasco. Tendo feito isso, ambas as soluções estão prontas.
5 - Resultados e Discussões
5.1 - Resultados
Cálculos: 
· 100,00 ml de uma solução aquosa de HCl à 0,5 mol Lˉ¹.
Dados: MM = 36,5 g
 HCl P.A. 37,5%
 D = 1,19 kg/L
Para preparar uma solução aquosa de HCl à 0,5 mol/L, concentração teórica desejada:
0,5 mol ----- 1000 ml
 X ----- 100 ml
X = 0,5 x 100 ÷ 1000
X = 0,05 mol de HCl
Usando os dados da massa molar do HCL, para obter a massa do soluto HCl necessária para preparar a solução desejada:
1 mol HCl ----- 36,5 g 
 0,05 mol ----- mHCl
mHCl = 36,5 x 0,05 ÷ 1 
mHCl = 1,825 g 
Utilizando os dados da solução de HCl concentrada da prática, sabe-se que esta solução é 37,5% em massa do soluto HCL: 
1,825 g ----- 37,5% 
msolução ----- 100%
msolução = 1,825 x 100 ÷ 37,5
msolução = 4,8666666666666666666666666666667 g
E que a solução concentrada de HCl tem densidade 1,19 kg/L, ou seja: 
1190 g de solução ---- 1000 ml de solução 
4,8666666666666666666666666666667 ----- X
X = 4,8666666666666666666666666666667 x 1000 ÷ 1190
X = 4866,6666666666666666666666666667÷ 1190
X = 4,0896358543417366946778711484594 → 4,09 ml
Para calcular a concentração real em mol L-1:
M = 4,10 ml / (36,5 g/mol) x (100 ml)
M = 0,00112328767123287671232876712329 mol L-1 
M = 1,12 x 10 ˉ³ mol L-1
· 100,00 ml de uma solução aquosa de NaOH à 0,5 mol Lˉ¹.
Dados: MM = 40,0 g
Para preparar uma solução aquosa de HCl à 0,5 mol/L, concentração teórica desejada:
0,5 mol ----- 1000 ml
 X ----- 100 ml
X = 0,05 mol de NaOH
Usando os dados da massa molar do HCL, para obter a massa do soluto HCl necessária para preparar a solução desejada:
1 mol NaOH ----- 40,0 g 
 0,05 mol ----- mNaOH
mNaOH = 2,00 g
Para calcular a concentração real em mol L-1:
M = 2,05 g / (40,0 g/mol) x (100 ml)
M = 0,0005125 mol L-1
M = 5,16 x 10 ˉ 4 mol L-1
	
Substância
	Concentração teórica (mol L-1)
	Quantidade para concentração teórica
	Quantidade usada
	Concentração real (mol L-1)
	NaOH
	0,5
	2,00 g
	2,05 g
	1,12 x 10 ˉ³
	HCl
	0,5
	4,09 ml
	4,10 ml
	5,16 x 10 ˉ 4
5.2 - Discussões
Ao trabalhar com o preparo de soluções foi aprendido que cada reagente deve ser manuseado com suas devidas precauções, como os utilizados nesta prática que eram ácidos.
Para utilizar a quantidade teórica exata de NaOh e HCl houve dificuldade, sendo assim foram utilizadas uma quantidade aproximada. Também foi aprendido que ao manusear estes reagentes as lavagens das vidrarias são essenciais para o máximo uso dos mesmos.
O hidróxido de sódio é extremamente hidroscópico, isto é, absorve a umidade do ar com muita facilidade. Logo, precisa-se de um manuseio cuidadoso e uma pesagem rápida para que seu estado físico não se modifique do sólido para o líquido, e para que também seja usado a substância pura e não com água. Ao preparar a solução com o hidróxido de sódio pôde-se perceber que houve uma reação exotérmica, que com o aquecimento foi liberado calor.
O ácido clorídrico precisou ser aberto em uma capela de exaustão, já que ao abrir o frasco foi possível observar uma fumaça ser liberada de dentro. Ao prepara a solução aquosa jamais deve-se adicionar água a uma solução concentrada de ácido, sempre adicionar o ácido concentrado à água. Tendo em mente que o ácido é reativo a água e podendo ocasionar uma explosão. 
Após as preparações, foram feitos cálculos para obter os resultados de concentração que ajudarão no entendimento das quantidades utilizadas.
 
6 – Conclusão
Em suma, o preparo de soluções possui diferentes etapas e fatores que auxiliam o seu entendimento. Definições como soluto, solvente, concentração, densidade. O entendimento sobre higroscopia processos exotérmicos também foi essencial para o manuseio dos reagentes.
As devidas etapas do preparo de soluções foram abordadas: os cálculos da quantidade de composto a ser utilizada, medição, diluição, homogeneização, identificação e armazenação.
Com a prática houve um melhor entendimento entre as diferentes afinidades entre soluto e solvente e como estas reações ocorrem. Também como os cálculos auxiliam nos preparos.
7 – Referências Bibliográficas
DIAS, Diogo. Soluções. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/solucoes.htm.Acesso em 25 de julho de 2021.
AROEIRA, Gustavo. Higroscopia. Info Escola. Disponível em: https://www.infoescola.com/fisico-quimica/higroscopia/. Acesso em 25 de julho de 2021.
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Processos endotérmicos e exotérmicos. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/processos-endotermicos-exotermicos.htm. Acesso em 28 de julho de 2021.
Imagem 1 – Balança. Disponível em: https://www.genesiscientifica.com.br/balanca-analitica-de-precisao-0,01-shimadzu-bl-3200h-capacidade-3200g-p39. Acesso em 26 de julho de 2021.
Imagem 2 – Balão volumétrico. Disponível em: https://www.laborglas.com.br/produtos/vidrarias-laborglas/material-volumetrico/balao-volumetrico-classe-a-rolha-de-vidro. Acesso em: 14 de julho de 2021.
Imagem 3 – Bastão de vidro. Disponível em: https://cdcc.usp.br/vidrarias-de-quimica/. Acesso em: 19 de julho de 2021. 
Imagem 4 – Béquer. Disponível em: https://www.lojalab.com.br/produto_becker-beaker-griffin-em-vidro-250ml_679. Acesso em: 14 de julho de 2021.
Imagem 5 – Conta gotas. Disponível em: https://pt.aliexpress.com/item/4000736921742.html?aff_fcid=97d1e2437b054f488d2d2c38717dfaa8-1627441189998-08461-_pIvUlD4&aff_fsk=_pIvUlD4&af=2817118&aff_platform=api-new-link-generate&sk=_pIvUlD4&aff_trace_key=97d1e2437b054f488d2d2c38717dfaa8-1627441189998-08461-_pIvUlD4&terminal_id=b7f1e62780044316b7c29abfb99c72dd&tmLog=new_Detail. Acesso em: 26 de julho de 2021.
Imagem 6 – Espátula. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/materiais-laboratorio/. Acesso em: 26 de julho de 2021.
Imagem 7 – Funil de vidro. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/materiais-laboratorio/. Acesso em: 26 de julho de 2021.
Imagem 8 – Pêra de sucção. Disponível em: https://www.quimicenter.com.br/dosadores/pipetador-manual/pipetador-de-seguranca-3-vias. Acesso em: 14 de julho de 2021.
Imagem 9 – Pipeta graduada. Disponível em: https://www.precisaoabsoluta.com.br/produto/pipeta-graduada-vidro-classe-b-10-ml/. Acesso em 14 de julho de 2021.
Imagem 10 – Pisseta. Disponível em: http://laborshopping.com.br/produto/pisseta-em-polietileno-translucido-e-graduado/21080. Acesso em 14 de julho de 2021.
Imagem 11 – Vidro de relógio. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/materiais-laboratorio/. Acesso em: 26 de julho de 2021.
Imagem 12 – Ácido clorídrico. Disponível em: http://www.quimica.seed.pr.gov.br/modules/galeria/detalhe.php?foto=1464&evento=4. Acesso em: 27 de julho de 2021.
 
Imagem 13 – Hidróxido de sódio. Disponível em: https://www.lojaquimica.com.br/materia-prima/importada/hidroxido-de-sodio-pa e https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_s%C3%B3dio. Acesso em: 27 de julho de 2021.