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PREPARO E PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÕES ÁCIDAS E BÁSICAS Introdução Para a realização do experimento de preparo de soluções, é necessário entender o conceito de soluções, uma “mistura” homogênea de dois ou mais compostos formando ligações moleculares. Necessário conhecer também unidades de concentração de soluções e sua forma correta de calculá-las. Tais unidades podem ser expressas em: (g/l), (mol/l), e composição percentual (m/m), (m/V), (V/V). Nesta aula seguinte foi abordado o conteúdo de padronização das soluções ácidas e básicas. A análise volumétrica consiste na determinação quantitativa da concentração desconhecida de uma solução, utilizando uma solução de concentração exatamente conhecida (SOLUÇÃO PADRÃO). A operaçãode adição de uma solução (titulante) sobre a (titulada) usando uma bureta é conhecida como titulação. A reação que ocorre entre a solução padrão e a solução de concentração desconhecida precisa ser acompanhada até o seu final. O ponto em que ocorre o término da titulação chama-se ponto de equivalência ou ponto final teórico (ou estequiométrico). O final da titulação pode ser identificado por alguma mudança visual, produzida pela própria substância padrão ou pela adição de um reagente auxiliar, conhecido como indicador. O ponto em que a mudançao visual ocorre é chamado de ponto final da titulação. Numa titulação ideal, o ponto final visível coincide com o ponto final estequiométrico ou teórico. Na Prática, no entanto, ocorre uma diferença muito pequena, que representa o erro da titulação. O indicador e as condições experimentais devem ser relacionados de modo que a diferença entre o ponto final visível e o ponto de equivalência seja tão pequena quanto possível. Objetivos Esta prática tem como objetivos o preparo de soluções, determinação de pH e utilizando um método volumétrico determinar a quantidade exata de matéria nas soluções de NaOH e HCl. Desenvolvimento I. Procedimento Experimental “Preparo de soluções” Experimento (i) “Preparação de 250mL de solução 0,10 mol.L-1 de NaOH” 1. Foi calculada a massa de NaOH necessária para a preparação da solução; 2. Utilizando uma espátula, foi medido 1g de NaOH; 3. Em seguida, o NaOH foi colocado em um béquer cerca de 50mL de água destilada; 4. A solução foi dissolvida com o auxilio de um bastão de vidro; 5. A solução foi transferida para um balão volumétrico de 250mL; 6. O volume foi completado com água destilada; 7. O balão foi agitado para homogeneizar a solução. Experimento (ii) “Observação qualitativa do pH” 1. Cerca de 3mL da solução foi colocada em um béquer; 2. Um papel de tornassol vermelho foi mergulhado dentro da solução; 3. Foram adicionadas 3 gotas de fenolftaleína na solução; 4. Utilizando um papel indicador universal foi medido o pH da solução. Experimento (iii) “Preparação de 250mL de solução 0,10 mol.L-1 de HCl” 1. Foi calculado o volume de HCl necessário para a preparação da solução; 2. Utilizando uma bureta, foi medida 0,9mL de HCL dentro de um béquer contendo cerca de 30mL de água destilada; 3. A solução foi transferida para um balão volumétrico de 250mL; 4. O volume foi completado com água destilada; 5. O balão foi agitado para homogeneizar a solução. Experimento (iv) “Observação qualitativa do pH” 1. Cerca de 3mL da solução foi colocada em um béquer; 2. Um papel de tornassol azul foi mergulhado dentro da solução; 3. Foram adicionadas 3 gotas de fenolftaleína na solução; 4. Utilizando um papel indicador universal foi medido o pH da solução. “Padronização de soluções ácidas de básicas” Experimento (i) “Padronização da solução de NaOH com solução padrão de Hidrogenoftalato de Potássio” 1. Uma bureta limpa e ambientada, foi cheia com solução de NaOH; 2. A bureta foi zerada e as bolhas de ar foram retiradas; 3. Utilizando uma pipeta ambientada, foi medido 10mL de Hidrogenoftalato de potássio 0,100 mol.L-1; 4. A solução medida foi transferida para um erlenmeyer; 5. Foi adicionado 3 gotas de solução alcóolica de fenolftaleína; 6. A solução da bureta foi escoada lentamente sobre a solução do erlenmeyer sob agitação constante até que a solução se tornasse levemente rósea. 7. O volume de NaOH gasto foi anotado para cálculos posteriores; 8. O experimento foi repetido por 3 vezes; Experimento (ii “Padronização da solução de HCl com solução padronizada de NaOH” 9. Uma bureta limpa e ambientada, foi cheia com solução de NaOH; 10. A bureta foi zerada e as bolhas de ar foram retiradas; 11. Utilizando uma pipeta ambientada, foi medido 10mL de HCl 12. A solução medida foi transferida para um erlenmeyer; 13. Foi adicionado 3 gotas de solução alcóolica de fenolftaleína; 14. A solução da bureta foi escoada lentamente sobre a solução do erlenmeyer sob agitação constante até que a solução se tornasse levemente rósea. 15. O volume de NaOH gasto foi anotado para cálculos posteriores; 16. O experimento foi repetido por 3 vezes; II. Resultados e Discussão Experimento (i) Preparo de soluções: 1 mol NaOH – 40g 0,1 mol ---- x X= 4g 4g --- 1000mL x------ 250mL x= 1g NaOH Foi utilizado 1g de NaOH na solução Experimento (ii) O papel de tornassol vermelho ao ser mergulhado na solução se tornou azul. O papel indicador universal mudou sua coloração que ao ser comparada com a legenda indicava um pH entre 12 e 14. Ao ser adicionada a fenolftaleína a solução se tornou rósea. pOH= -log –[OH-][NaOH]= 0,1 mol-1 [OH-]= 0,1-10-1mol pOH= - log 10-1 pOH= 1 pH= 13 Experimento (iii) 1 mol 37g --- 37g 0,1mol -------- x X= 3,7g 3,7g – 1000mL X ------ 100 X= 0,370g 37g HCl – 100g sol 0,370 ----- x X= 1g sol 1,18= 1g/v V= 0,847 mL V= 0,9 mL Experimento (iv) pH= -log 10-1 pH= 1 O papel de tornassol azul ao ser mergulhado na solução se tornou vermelho. O papel indicador universal mudou sua coloração que ao ser comparada com a legenda indicava um pH entre 1 e 2. Ao ser adicionada a fenolftaleína não houve alteração na coloração da solução. Para preparar 250mL da solução de NaOH 0,10mol L-1, deve-se medir 1g do hidróxido, haja vista que necessita-se 0,025mols deste e sua massa molar é 40g mol-1. Teoricamente, o potencial hidrogeniônico dessa solução é 13. Para observar, qualitativamente, tal pH, utilizou-se papel tornassol vermelho, papel indicador universal e fenolftaleína. O resultado obtido coincidiu com o teórico, sendo que o papel tornassol, ao se tornar azul, e a fenolftaleína, ao se tornar rósea, indicaram apenas que o pH era básico, quando o papel indicador universal indicou pH entre 14 e 12.Para preparar 100mL da solução de HCl 0,10mol L-1, deve-se medir aproximadamente 0,9 mL do ácido, haja vista que necessita-se 0,01mols deste, sua massa molar é 36,5g mol-1, sua densidade é 1,19g mL-1 e sua concentração inicial é 37%m/m. Teoricamente, o potencial hidrogeniônico dessa solução é 1. Para observar, qualitativamente, tal pH, utilizou-se papel tornassol azul, papel indicador universal e fenolftaleína. O resultado obtido coincidiu com o teórico, sendo que o papel tornassol, ao se tornar vermelho, e a fenolftaleína, permanecendo incolor, indicaram apenas que o pH era ácido, quando o papel indicador universal indicou pH 1. Padronização de soluções ácidas e básicas: 1ª Titulação: Padronização da solução de NaOH com solução padrão de hidrogenoftalato de potássio. Dados Cálculos Solução titulada Solução titulante C’ . V’ = C “. V “ 0,100 . 10,0 = C “ . 11,47 C “ = 0,087 mol/L de NaOH Vol. de KHC8H4O4 = 10,0 mL Conc. de KHC8H4O4 = 0,100 mol/L Vol. de NaOH = 10,9 mL Conc. de NaOH = ? 2ª Titulação: Padronização da solução de HCl com solução padronizada de NaOH. Dados Cálculos Solução titulada Solução titulante C’ . V’ = C “. V “ 0,087 . 10,0 = C “ . 11,0 C “ = 0,079 mol/L de NaOH Vol. de HCl = 10,0 mL Conc. de HCl = 0,100 mol/L Vol. de NaOH = 11,0 mLConc. de NaOH = ? Para achar as concentrações desejadas, devemos igualar o número de mols do titulante com o número de mols do titulado: v’.M’ = v”.M” Dessa maneira, encontrou-se 0, 087 mol L-1 para a concentração do hidróxido de sódio e 0, 079 mol L-1 para a concentração do ácido clorídrico. Considerando-se a volatilidade do ácido e a higroscopia do hidróxido, esse resultado não condiz com o esperado. O HCl é gasoso e não se solubiliza completamente em água, portanto, quando o sistema é perturbado, como na realização de medidas, a tendência é que Volume da solução titulante Concentração da solução titulante 1ª tentativa 10,50 mL 0,096 mol/L 2ª tentativa 12,20 mL 0,082 mol/L 3ª tentativa 11,70 mL 0,085 mol/L Média 11,46 mL 0,087 mol/L Volume da solução titulante Concentração da solução titulante 1ª tentativa 10,3 mL 0,084 mol/L 2ª tentativa 11,2 mL 0,077 mol/L 3ª tentativa 11,5 mL 0,075 mol/L Média 11,0 mL 0,079 mol/L a concentração do ácido seja abaixa da esperada. O NaOH é um sólido em pastilhas bastante higroscópico, ou seja, absorve água da atmosfera, portanto ao medir-se sua massa, mede-se também água. Porém, haja vista que os três volumes de cada titulação tiveram diferenças mínimas, tal diferença entre a concentração obtida e a concentração esperada tem fonte desconhecida, como agravante, as soluções a serem padronizadas foram estocadas e não se tem garantia quanto a seu preparo. Conclusão Durante a experiência, pode-se aprender mais sobre o preparo soluções e determinação qualitativa do pH de soluções. O preparo de soluções requer bastante atenção e cuidado, pois, além da toxicidade dos reagentes, a concentração deve ser próxima à desejada. Os indicadores de pH são importantes e podem indicar apenas o caráter da solução, como o papel tornassol e a fenolftaleína ou podem indicar um pH mais preciso, como o indicador universal. Além disso, o método volumétrico foi mais bem apresentado e pode-se determinar a concentração exata em quantidade de matéria das soluções de ácido clorídrico e hidróxido de sódio. Nessa aula, praticou-se com a bureta, que exige certa destreza. A padronização é muito realizada para conhecer-se a concentração correta de soluções, que se tornam padrões secundários. Referências 1. Giesbrecht,E.; “ Experiências de química , Técnicas e Conceitos Básicos – PEQ – Projetos de Ensino de Química”; Ed. Moderna – Universidade de São Paulo, SP (1979). 2. Russell, J.B. ; “ Química Geral ”, 2ª Edição, Makron Books Editora Ltda., São Paulo (1994). 3. Trindade, D.F., Oliveira, F.P., Banuth, G.S. & Bispo,J.G.; “Química Básica Experimental”; Ed. Parma Ltda., São Paulo (1981). 4. Apostila de Aulas Práticas de Química Geral; Universidade Federal de Minas Gerais, MG (1 semestre 2011). UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS RELATÓRIO DA AULA PRÁTICA DE PREPARO E PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÕES ÁCIDAS E BÁSICAS - QUI204 Segundo semestre de 2011 – Turma U2B Farmácia / Diurno COMPONENTES: Bianca Henriques de Oliveira Fonseca Nayhane Luna de Souza Barros Pedro Henrique Gonçalves Moreira PROFESSOR: Raquel Vieira Mambrini
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