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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia Química Analítica – Engenharia de alimentos Orientadora: Ana Célia Barreto VOLUMETRIA ÁCIDO-BASE Barreiras – 2015 Tatielly Costa Vanessa Kunz VOLUMETRIA ÁCIDO-BASE Relatório referente a aula prática realizada dia 22 de setembro no laboratório de química geral do Instituto Federal da Bahia – Barreiras, na disciplina de química Analítica sob aquisição de nota parcial do 3º semestre. Barreiras – 2015 1. INTRODUÇÃO A volumetria é um método baseado na determinação do volume de uma solução de concentração conhecida (titulante), necessário para reagir quantitativamente com um soluto (titulado); para isso é adicionado titulante, geralmente contido em uma bureta, ao titulado, presente no erlenmeyer, até que seja atingido o ponto de equivalência, ponto este que corresponde à altura da titulação em que o titulado reagiu completamente com o titulante, este ponto é atingido quando as quantidades de ácido e de base estão nas proporções estequiométricas da reação química de neutralização (SILVA, 2011). Curvas de titulação, ou também conhecida como curvas de neutralização é o gráfico do valor de pH versus a porcentagem de ácido neutralizado (ou o número de milímetros de base adicionada). O processo de neutralização pode ser entendido pelo estudo das mudanças de concentração do íon hidrogênio durante a titulação. (BACCAN, 2001). O estudo das curvas de titulação revela as melhores condições para a titulação indicando o erro que se comete se usar um indicador que não vira nas proximidades do ponto de equivalência (tais indicadores causam mudança de cor próximo ao ponto de equivalência). Os indicadores usados nestas titulações são conhecidos como indicadores ácidos- base. São substâncias ácidas ou básicas fracas, que na forma molecular apresentam coloração diferente daquela que tem na forma iônica. A viragem de um indicador se dá em um intervalo de pH característico para cada substância usada como indicador. (BACCAN, 2001). Foi realizada no Instituto Federal da Bahia – Barreiras, a aula prática sobre volumetria ácido-base, com o principal objetivo de construir por meios dos dados obtidos na prática, uma curva de titulação ácidos-bases fortes. 2. OBJETIVO Construir uma curva de titulação ácidos-bases fortes. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Vidrarias • 3 béqueres de 50 mL; • 1 pipeta volumétrica de 10 mL; • 3 erlenmeyer de 125 mL; • 1 bureta de 25 mL. 3.2 Reagentes • Fenolftaleína; • 1 litro de solução de NaOH 0,1 mol L−1 ; • 500 mL de solução de HCl 0,1 mol L−1 . 3.3 Materiais Diversos • 1 garra de bureta; • 1 suporte universal. 3.4 Procedimento Experimental Primeiramente foi pipetado 10 mL da solução de HCl para um erlenmeyer de 125 mL e com auxilio de um conta-gotas, foi adicionado 3 gotas de Fenolftaleína a solução. Em seguida a bureta foi preenchida com a solução de NaOH , posteriormente a mesma foi zerada. A solução foi titulada até o aparecimento de uma leve coloração rosa, que persistiu por mais de 10 segundos após agitação constante, o volume do titulante foi registrado. As etapas anteriores foram repetidas por mais duas vezes, sempre registrando o volume do titulante. Por fim, foram realizados os devidos cálculos para construção da curva de titulação. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Ao preencher a bureta com a solução de NaOH foi titulado a solução até que aparece-se a coloração rosa que persiste-se por 10 segundos após a agitação. Dessa forma, as etapas foram repetidas 2 vezes, contudo no momento que teria que medir o volume do titulado nós não medimos e repetimos as etapas sem medir, pois não sabíamos que teria que medir de acordo com a solução utilizada até atingir a coloração para em seguida completarmos a bureta com o NaOH. Logo, tivemos que repetir todos os procedimentos, para que então o volume do titulado fosse medido com sucesso, lembrando que o volume na bureta foi determinado com duas casas decimais após a virgula. Tabela 1- volume final do titulante. Dessa forma, o tratamento algébrico foi utilizado para identificar a concentração de H+ e o valor do pH para obtermos a curva da titulação de NaOH (mL), de acordo com os seus volumes encontrados e o volume de HCl que foi de 10 mL, além da concentração do ácido (HCl) e da base (NaOH), que foram 0,1 mol/L para ambos. Essa avaliação foi concluída na execução dos cálculos, tais quais se baseiam nas fórmulas: nA = nB → CA vA = CB vB , Sendo CA= concentração do ácido (HCl em mol/L), CB= concentração da base (NaOH em mol/L), vA = volume do ácido (L) e vB = volume da base (L); Calculando o volume de titulante necessário para atingir o ponto de equivalência, temos: CA vA = CB vB → 0,1 x 10 = 0,1 x vB → vB = 10 mL Erlenmeyer Volume final de NaOH (mL) 1 10,20 2 10,20 3 10,15 Entretanto, este foi o volume obtido na teoria, pois existem possibilidades de ocorrer erro por parte do analista na prática, dessa forma a média dos volume do titulante foi de 10,18. Logo, todos os volumes de NaOH que obtiveram volume abaixo de 10 mL, deve-se utilizar a formula abaixo, que terá como resultado a concentração de [H+]; [H+] = (CA vA - CB vB) / vA + vB Já, com os volumes de NaOH que obtiveram volume acima de 10 mL, deve-se utilizar a formula abaixo, que terá como resultado a concentração de [OH-]; [OH-] = (CB vB - CA vA) / vA + vB , sendo vNaOH = 10,50 , temos: [OH-] = ( 0,1 x (10,50 x 10-3) – 0,1 x (10 x 10-3)) / (10,50 x 10-3 ) + (10 x 10-3) [OH-] = 2,43 x 10-3 mol/L Em seguida com o kw = 1 x10-14, podemos encontrar a [H+] com está formula: Kw = [H+] [OH-] 1 x10-14 = [H+] x 2,43 x 10-3 → [H+] = 0,41 x 10-11 mol/L; Todavia, como o vB>10, então o pH deve ser básico: pH= -log [H+] → pH= 11,38 Conhecendo a concentração de NaOH e a quantidade gasta (a bureta é uma vidraria que possui uma escala bem precisa), pode-se saber a quantidade de mols gasta. Como essa reação possui um estequiometria 1:1, a quantidade gasta de NaOH é a mesma que existia em HCl dentro do Erlenmeyer. HCl + NaOH → Na+ Cl- + H2O As mesmas formulas são utilizadas para os próximos volumes, em que seus resultados estão relacionados na tabela 2 abaixo: http://www.infoescola.com/materiais-de-laboratorio/bureta/ Volume de NaOH (mL) pH [H+] 2 1,18 0,066 mol/L 4 1,37 0,042 mol/L 8 1,95 0,011 mol/L 9,5 2,59 2,56 x 10-3 mol/L 10 7 1 x 10-7 mol/L 10,5 11,38 0,41 x 10-11 mol/L 11 11,67 0,21 x 10-11 mol/L 13 12,11 76,92 x 10-14 mol/L Tabela 2 – pH obtido através de cálculos de titulação. Sendo assim, com os valores estipulados antes e após o ponto de equivalência que é 10 mL, obtivemos a curva de titulação ácido/base forte como mostra o gráfico 2 abaixo. Em que os volumes menores que 10 mL possuem um pH ácido e volumes maiores que 10 mL possuem pH básico ou seja, mais elevado como é esperado. Além disso, o pH do ponto de equivalência foi 7,0 (neutro) que se refere a reação que se completa totalmente para a sua estequiometria. Gráfico 1 – Curva de titulação obtida no Excel. 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 p H Volume do titulante NaOH (mL) TITULAÇÃO ÁCIDO/BASE FORTE Dessa forma, pode-se dizer que a titulação ocorreu como esperado já que, a curva de titulação está adequada. 5. CONCLUSÃO Infere-se que a construção da curva de titulação ácido/base forte foi realizada com sucesso, já que a curva encontrada se adequa com o esperado na teoria. Dessa forma, este experimento foi de suma importância para colocarmos os nossos conhecimentos teóricos em prática.REFERÊNCIAS BACCAN, N.,Química Analítica Quantitativa Elementar, 3ª edição, Editora Edgard Blucher, 2001. SILVA, Lilian. Química Analítica Avançada: Volumetria de Neutralização, 2011. Disponível em: <http://www.ufjf.br/baccan/files/2011/07/Aula-4-PG- Volumetria-de-Neutraliza%C3%A7%C3%A3o-2S-2011-vers%C3%A3o- alunos.pdf> . Acesso em: 27 de setembro 2015. VOGEL, A I., Química Analítica Quantitativa, 6ª edição, Editora LTC. ANEXO Solução de HCl com fenolftaleína Solução após titulação Concentração das soluções utilizadas
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