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IZOLINA GISELY DIAS DE FREITAS WEVERTON FERREIRA SANTOS LAURA MARTINS CRUVINEL EDSON ANTONIO MORAES DA CUNHA AULA PRÁTICA: PREPARO E DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES E PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÕES IZOLINA GISELY DIAS DE FREITAS WEVERTON FERREIRA SANTOS LAURA MARTINS CRUVINEL EDSON ANTONIO MORAES DA CUNHA AULA PRÁTICA: PREPARO E DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES E PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÕES Relatório De Química Geral e Analítica Instituto Federal Goiano Campus Rio Verde Curso Licenciatura em Ciências Biológicas. Prof. Me Ronaldo Henrique Souza Marques Sumário 1.INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 5 2.OBJETIVOS ....................................................................................................................... 6 3.MATERIAIS UTILIZADOS ............................................................................................... 7 4.RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................................... 8 4.1 Experimento 1 – (PREPARO DE UMA SOLUÇÃO DE NaOH 0,1 MOL/L). ......... 8 4.2 Experimento 2 (Preparo de uma Solução de Ácido Clorídrico (HCl) 0,1 Mol/L)...... 9 4.3 Experimento 3 (Diluição de solução) ..................................................................... 11 4.4 Experimento 4 (Padronização De Soluções) .......................................................... 12 4.5 Respostas as questões propostas ............................................................................ 15 5.LISTA DE IMAGENS ...................................................................................................... 17 6.CONCLUSÃO .................................................................................................................. 18 7.BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 19 4 RESUMO Ao preparar e diluir as soluções observamos que as soluções podem apresentar caráter ácido, neutro ou básico. Um modo simples de saber ou comprovar estas propriedades químicas é através de soluções de indicadores ou papel indicador universal de pH. Existem vários indicadores ácido-base, porém trabalharemos apenas com o papel de tornassol. No decorrer do experimento serão descritos os resultados obtidos. A titulação é a operação que determina o volume de uma solução padrão necessário para reagir com uma solução cuja concentração se deseja determinar. A solução padrão é aquela solução cuja concentração é exatamente conhecida. Na titulação de soluções cuja concentração de deseja determinar é empregado a volumetria. A volumetria consiste na medida do volume de uma solução padrão, inicialmente preparada, para reagir quantitativamente com um volume conhecido de uma solução cuja concentração se deseja determinar, ou o contrário. . 5 1.INTRODUÇÃO Neste relatório trataremos de dois temas desenvolvidos em aula prática laboratorial. Preparo e diluição de soluções: A diluição de soluções refere-se ao procedimento de adicionar ou retirar parte do solvente de uma solução, modificando, assim, a concentração, A substância presente em maior quantidade é normalmente chamada de solvente, enquanto o componente que existir em menor quantidade é chamado de soluto. As soluções podem ser de gases, líquidos e sólidos Em laboratórios químicos e em indústrias, esse processo é muito importante, porque o químico precisa preparar soluções com concentrações conhecidas. Além disso, em atividades experimentais são utilizadas soluções com concentrações bem baixas, assim, uma amostra da solução concentrada é diluída até a concentração desejada. Padronização de soluções: Análise volumétrica refere-se a todo procedimento no qual o volume de um reagente necessário para reagir com um constituinte em análise é medido. - Em uma titulação, incrementos da solução de reagente “titulante” são adicionados ao constituinte “titulado” até sua reação ficar completa. Da quantidade de titulante requerida, podemos calcular a quantidade de constituinte em análise que estará presente. 6 2.OBJETIVOS Preparo de soluções líquidas de NaOH (Hidróxido de Sódio) e HCl ( Acido Clorídrico), realizar diluições e determinar qualitativamente o pH dessas soluções usando papel tornassol. Além disso, determinar com precisão a concentração da solução de NaOH preparada anteriormente pelos discentes e treinar técnicas de titulação utilizando buretas convencionais. 7 3.MATERIAIS UTILIZADOS Primeiro experimento: Balança: 2 Béquers De 100 Ml: Bastão De Vidro: Espátula: 2 Balões Volumétricos De 50 Ml: 2 Balão Volumétrico De 100 Ml: Proveta De 10 Ml: Bateria Contendo Tubos De Ensaio: Pipeta Graduada: Pipeta Volumétrica De 10 Ml: Papel De Tornassol: Hidróxido De Sódio: Ácido Clorídrico Concentrado: Biftalato de potássio ou Hidrogenoftalato de potássio: Fenolftaleína (Solução Alcoólica 1%P/V): Pipetador De Borracha (Pera): 5 frascos erlenmeyer de 250 ml: Bureta Graduada: 8 4.RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Experimento 1 – (PREPARO DE UMA SOLUÇÃO DE NaOH 0,1 MOL/L). Inicialmente foi realizado cálculo para descobrirmos qual a quantidade de hidróxido de sódio (NaOH) seria necessário para o preparo de 100 ml da solução desejada. Figura 1 – Cálculo da Molaridade NAOH Em seguida Pesamos 0,4 g de NaOH sólido em uma balança com auxílio de um Béquer de 100ml. Figura 2 – Béquer com 0,4g de NaOH Com auxílio de uma pipeta diluímos o NaOH em um Béquer e transferimos para um balão de 250 ml com auxílio de um funil e completa seu volume até a marca de aferição (menisco) com água destilada. 9 Figura 3 – Diluição e preparo da solução Com uso de um canetão destacamos a solução e concentração. Figura 4 – Solução NAOH 1 Mol/L 4.2 Experimento 2 (Preparo de uma Solução de Ácido Clorídrico (HCl) 0,1 Mol/L). Inicialmente foi realizado cálculo para descobrirmos qual a quantidade de ácido clorídrico (HCl) seria necessário para o preparo de 50 ml da solução desejada. Figura 5 – Cálculo da Molaridade HCl 10 Com a quantidade necessária de HCl definida utilizamos uma pipeta graduada para manusear o acido dentro de uma capela, coletamos a quantidade necessária e transferimos para um Béquer com um pouco de água destilada. Figura 6 – Medição da quantidade necessária de HCl Com auxílio de uma pipeta diluímos o HCl em um Béquer e transferimos para um balão de 50 ml com auxílio de um funil e completa seu volume até a marca de aferição (menisco) com água destilada. Figura 7 – Completando Balão com água destilada Com uso de um canetão destacamos a solução e concentração. Figura 8 - Solução HCl 1 Mol/L 11 4.3 Experimento 3 (Diluição de solução) Transferimos as soluções Obtidas anteriormente para dois Béquers e coletamos 10 ml de cada solução e transferimos para dois balões volumétricos de 50 ml. Completamos ate a linha de nível com água destilada. Figura 9 – NaOH 0,1 Mol, NaOH Diluído e HCl Diluído Em seguida realizamos o cálculo da concentração da solução que ao final foi de 0.02Mol/L. Figura 10 Cálculo da Diluição Como última etapa transferimos uma quantidade da solução diluída de NaOH e HCl para dois tubos de ensaio e adicionamos a reagente fenolftaleína que é um indicador de solução básica ao tubo contendo NaOH, o que fez a solução adquirir uma coloração rosa. Usando uma fita de tornassol medimos o PH das duas substânciase comparamos para analisar se estavam de acordo com o esperado. Para o HCl obtivemos uma coloração Alaranjada indicando uma solução acida. Para o NaOH obtivemos uma coloração Azulada indicando uma solução Alcalina. 12 Figura 11 – Tubos com solução de NaOH e HCl e resultado da medição de PH 4.4 Experimento 4 (Padronização De Soluções) Preparamos o primeiro experimento fazendo preparo do titulante e do titulado. Utilizando uma solução pré perada de Biftalato de potássio ou Hidrogenoftalato de potássio (C8H5KO4) , separamos 3 erlenmeyers de 250ml e adicionamos 10 ml da solução a 0,1 Mol/L em cada erlenmeyer completando com 50ml de água destilada e 4 gotas de reagente fenolftaleína que é nosso titulado. Em sequência adicionamos a uma bureta graduada de 50 ml a solução de NaOH que será nosso titulante. Colocamos o primeiro erlenmeyer abaixo da bureta, abrimos de forma que o titulante pingasse no titulado, agitando o erlenmeyer para que a solução homogeneizasse, agitamos ate que o titulado adquirisse uma coloração rosa. Repetimos o experimento com outros 2 erlenmeyers e notamos a quantidade de titulante foi necessária para causar a reção. 13 Figura 12 – Amostras e resultado do titulante Em seguida realizamos uma média e o cálculo para definir a concentração correta da solução. 1 Experimento 11,02 2 Experimento 11,02 3 Experimento 11,01 Média 11,01 Figura 13 – Cálculo de Concentração Real Biftalato de potássio Agora realizamos o mesmo experimento, mas com HCl e NaOH Utilizando uma solução de acido clorídrico (HCl), separamos 2 erlenmeyers de 125ml e adicionamos 10 ml da solução a 0,1 Mol/L em cada erlenmeyer completando com 50ml de água destilada e 4 gotas de reagente fenolftaleína que é nosso titulado. Em sequência adicionamos a uma bureta graduada de 50 ml a solução de NaOH que 14 será nosso titulante. Colocamos o primeiro erlenmeyer abaixo da bureta, abrimos de forma que o titulante pingasse no titulado, agitando o erlenmeyer para que a solução homogeneizasse, agitamos ate que o titulado adquirisse uma coloração rosa. Repetimos o experimento com o segundo erlenmeyers e notamos a quantidade de titulante foi necessária para causar a reção. Figura 14 – Erlenmeyer co HCl apos reação Em seguida realizamos uma média e o cálculo para definir a concentração correta da solução. 1 Experimento 9,06 2 Experimento 9,06 Media 9,06 Figura 15 - Cálculo de Concentração Real HCl 15 4.5 Respostas as questões propostas O que se entende por "concentração de uma solução"? A concentração de uma solução refere-se à quantidade de soluto presente em uma quantidade definida de solvente ou solução. Existem várias formas de expressar a concentração, incluindo: • Molaridade (M): número de moles de soluto por litro de solução (mol/L). • Molalidade (m): número de moles de soluto por quilograma de solvente (mol/kg). • Fração molar: razão do número de moles de um componente pelo número total de moles de todos os componentes da solução. • Porcentagem em massa (% m/m): massa de soluto por 100 unidades de massa de solução. • Porcentagem em volume (% v/v): volume de soluto por 100 unidades de volume de solução. O que é uma substância higroscópica? Uma substância higroscópica é aquela que tem a capacidade de absorver água do ambiente circundante. Isso pode ocorrer porque a substância tem uma alta afinidade por moléculas de água, frequentemente devido à presença de grupos funcionais polares ou iônicos. Por que não se deve completar o volume de solução, em um balão volumétrico, antes da solução ser resfriada? Não se deve completar o volume da solução antes de resfriá-la porque o volume de líquidos pode variar com a temperatura. Se a solução estiver quente, seu volume será maior. Ao resfriar, o volume diminui, o que pode resultar em uma concentração maior do que a desejada. Por isso, é importante resfriar a solução à temperatura ambiente antes de ajustar o volume final. Quais devem ser as massas de hidróxido de potássio, a serem pesadas, para preparar as seguintes soluções: a) 250 ml de solução 0,1 mol/L b) 2 litros de solução 0,25 mol/L Para calcular a massa de KOH (hidróxido de potássio) necessária, usamos a fórmula: massa (g)=molaridade (mol/L)×volume (L)×massa molar (g/mol) A massa molar do KOH é aproximadamente 56,11 g/mol. a) 250 ml (0,25 L) de solução 0,1 mol/L: massa=0,1mol/L×0,25L×56,11g/mol=1,40275g b) 2 L de solução 0,25 mol/L: massa=0,25mol/L×2L×56,11g/mol=28,055g Calcule o volume de uma solução de ácido sulfúrico 6 mol/L necessário para preparar 500 ml de concentração 0,5 mol/L. Usamos a fórmula da diluição C1.V1=C2.V2,onde C1 e V1 são a concentração e o volume da solução concentrada, e C2 e V2 são a concentração e o volume da solução diluída. 6mol/L×V1=0,5mol/L×0,5L = 41,7mL Que volume de ácido nítrico concentrado deve ser utilizado para preparar 250 ml de uma solução 0,1 mol/L. Dados: HNO3 conc. = 65% p/p; d = 1,5 g/ml. Primeiro, precisamos encontrar a concentração molar do HNO3 concentrado. Usando C1.V1=C2.V2 : 15,48mol/L×V1=0,1mol/L×0,25L 16 Quais os cuidados que devem ser tomados ao pipetar HCl concentrado? • Use equipamentos de proteção individual (EPI) como luvas, óculos de segurança e jaleco. • Trabalhe em uma capela de exaustão para evitar inalação de vapores. • Use uma pipeta adequada e nunca pipete com a boca; utilize um bulbo ou um dispositivo de pipetagem automático. • Manuseie com cuidado para evitar derramamentos ou respingos Por que saem vapores do frasco de ácido clorídrico concentrado quando este é aberto? O ácido clorídrico concentrado é volátil e libera vapores de HCl ao ar. Esses vapores são altamente corrosivos e podem formar uma névoa branca quando reagem com a umidade do ar, formando pequenas partículas de cloreto de hidrogênio. Por que não é conveniente pesar o HCl conc.? O HCl concentrado é um líquido volátil e corrosivo. Pesar líquidos voláteis pode resultar em perdas de massa devido à evaporação, além de ser perigoso devido ao risco de inalação de vapores e à corrosão de balanças e recipientes. Para soluções concentradas de HCl, é mais seguro e preciso medir o volume em vez da massa. 17 5.LISTA DE IMAGENS Figura 1 – Cálculo da Molaridade NAOH …………………………………………pag.8 Figura 2 – Béquer com 0,4g de NaOH……………………………………………pag.8 Figura 3 – Diluição e preparo da solução…………………………………………pag.9 Figura 4 – Solução NAOH 1 Mol/L………………………………………………. pag.9 Figura 5 – Cálculo da Molaridade HCl…………………………………………… pag.9 Figura 6 – Medição da quantidade necessária de HCl……………………………. pag.10 Figura 7 – Completando Balão com água destilada………………………………. pag.10 Figura 8 - Solução HCl 1 Mol/L…………………………………………………...pag.10 Figura 9 – NaOH 0,1 Mol, NaOH Diluído e HCl Diluído…………………………pag.11 Figura 10 Cálculo da Diluição……………………………………………………...pag.11 Figura 11 – Tubos com solução de NaOH e HCl e resultado da medição de PH…pag.12 Figura 12 – Amostras e resultado do titulante………………………………………pag.13 Figura 13 – Cálculo de Concentração Real Biftalato de potássio…………………pag.13 Figura 14 – Erlenmeyer co HCl apos reação…………………………………..........pag.14 Figura 15 - Cálculo de Concentração Real HCl……………………………………pag.14 18 6.CONCLUSÃO Com o experimento concluímos que as soluções NaOH (Hidróxido de Sódio) e HCl (Ácido Clorídrico), preparadas pelos discentes são caracterizadas como uma base e uma acida. A identificação de pH foi feita com a ajuda do papel tornassol neutro indicando com a mudança de coloração da solução ácido-base, sendo o NaOH uma base pois após o contato com o líquido o papel mudou coloração para cor azul, e o HCl um ácido pois mudou para vermelho. A mudança de coloração do papel dar-se pela teoriada dissociação eletrolítica iônica dos indicadores, os indicadores são bases ou ácidos fracos cuja cor das moléculas não-dissociadas difere da cor dos respectivos íon. Pela teoria de Ostwald o indicador na forma ácida (HIn) ou básica (InOH) não dissociada, teria uma cor diversa daquela que teriam seus íons. Indicadores Ácidos: contêm hidrogênios ionizáveis na estrutura molecular. Em um meio ácido (pH7), os grupos OH- (hidroxila) do meio atraem fortemente os hidrogênios do indicador, formando água e liberando os ânions do indicador, que possuem coloração distinta da molécula original. Indicadores Básicos: possuem grupos OH- (hidroxila) ionizáveis na estrutura molecular. Em um meio alcalino (pH>7), as moléculas do indicador permanecem não-ionizadas. Em um meio ácido (pH