Neutralização base-ácido - Apostilas - Quimica, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
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Maraca1 de Março de 2013

Neutralização base-ácido - Apostilas - Quimica, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)

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Apostilas sobre a neutralização de uma base, através da utilização de um ácido. Fundamentos teóricos, soluções, suspensões e colóides.
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Objectivo do trabalho

Neutralização de uma base, através da utilização de um ácido.

Fundamentos teóricos:

Conceito de mole:

Mole é a quantidade de substância que 6.02x1023 partículas (o número de Avogadro de partículas).

Massa Molar:

A massa de uma mole de átomos de um elemento é numericamente igual à massa atómica relativa a desse elemento.

A massa de uma mole de moléculas de uma substância é numericamente igual à massa molecular relativa dessa substância.

A massa de uma mole de átomos, ou de moléculas, exprime-se em gramas por mole (g/mol).

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Através da expressão: n = m/M ; podemos calcular o número de moles representado por “n”, a massa da substância representada por “m” e a massa molecular representada por “M”.

Soluções, suspensões e colóides

Todas têm em comum o facto de serem designadas por dispersões. Pois são uma mistura de uma ou mais substâncias em que as partículas de uma fase (fase dispersa) se encontram distribuídas no seio de outra (fase dispersante).

O quadro seguinte mostra-nos as suas principais diferenças.

Solução Colóide Suspensão

Dimensão média das partículas Inferiores a 1 nm De 1 nm a 1 mm Superiores a 1 mm

Visibilidade das partículas Sistema homogéneo (não são visíveis a nenhum microscópio) Sistema heterogéneo (são visíveis ao ultramicroscópio). Sistema heterogéneo (são visíveis ao microscópio comum).

Natureza do disperso Átomos, iões ou moléculas Conjunto de átomos, iões ou moléculas (colóide micelar) ou macromoléculas (colóide molecular) ou iões gigantes (colóide iónico). Grandes aglomerados de átomos, iões ou moléculas.

Processos de sedimentação das partículas As partículas não se sedimentam por nenhum processo físico. As partículas são sedimentadas por ultracentrifugação As partículas têm sedimentação espontânea ou por centrifugação vulgar

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Separação por filtração A separação não é possível por nenhum tipo de filtro. As partículas são separáveis por ultrafiltração. As partículas são separáveis por meio dos filtros vulgares.

Comportamento no campo eléctrico Não permite a passagem de corrente eléctrica quando a solução é molecular. Quando é iónica, dá-se uma electrólise As partículas do colóide têm carga eléctrica do mesmo sinal pelo que migram para o mesmo pólo. As partículas não se movimentam pela acção do campo eléctrico.

Exemplos Açúcar na água, ouro 18 quilates … Geleia de frutas, tintas, gomas de amido … Farinha suspensa em água, granito…

Contudo, neste relatório apenas vamos aprofundar as soluções e o seu modo de expressar a sua composição quantitativa.

Solução:

As soluções são misturas homogéneas (soluções verdadeiras) de duas ou mais substâncias sólidas, líquidas ou gasosas.

Quando uma substância (soluto) se dissolve noutra (solvente), as partículas do soluto dispersam-se no solvente. Dá-se o nome de dispersão à mistura de duas ou mais substâncias, em que as partículas de uma fase (fase dispersa) se encontram distribuídas no .0solvente e pode ter o mesmo estado que físico da solução ou estar em maior quantidade (nº de moles). O soluto (fase dispersa) ou não tem inicialmente o mesmo estado físico da solução ou está em menor quantidade. Uma solução poderá ter mais do que um soluto, mas tem, apenas, um único solvente.

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A solubilidade é a quantidade máxima de soluto que é possível dissolver num determinado volume de solvente, a uma determinada temperatura, de modo a preparar 1 dm3 de solução.

Existem três estados de soluções: sólido, gasoso e líquido. Dentro do estado líquido das soluções podemos distinguir as soluções aquosas em que o solvente é a água.

Concentração de uma solução:

A concentração de uma solução indica a quantidade de soluto que existe numa dada quantidade de solução; exprime a composição quantitativa dessa solução.

Há diferentes formas de exprimir a concentração das soluções:

1. Massa de soluto por unidade de volume de solução C = m/V

2. Massa de soluto por unidade de massa se solução C = m(soluto)

m(solução)

3. Quantidade (mole) de soluto por unidade de volume por solução n = m

V

4. Pode-se também calcular a composição quantitativa das soluções através da percentagem em volume (% V/V) e em massa/volume (%m/V)

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Diluir uma solução consiste em preparar uma solução menos concentrada a partir de uma mais concentrada, por adição de solvente. A adição de solvente não altera a quantidade de soluto, só altera o volume da solução.

Reacções Ácidos - Base

Os ácidos são substâncias que estão dissolvidas nas soluções aquosas ácidas.

Os ácidos mais importantes no laboratório são:

• Ácido cloridríco HCL

• Ácido sulfúrico H2SO4

• Ácido nítrico ou azótico HNO

• Ácido fosfórico H3PO4

• Ácido acético HCH3COO

Bases são substâncias que estão dissolvidas nas soluções aquosas básicas ou alcalinas.

As bases mais importantes no laboratório são:

- hidróxido de sódio : NaHO

- hidróxido de cálcio : Ca(HO)2

- hidróxido de magnésio : Ng(HO)2

- hidróxido de amónio : NH4HO

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Há ainda substâncias que dissolvidas em água não têm comportamento ácido nem básico. Originam soluções neutras.

São exemplos: o cloreto de sódio e o sulfato de sódio em solução aquosa.

Os indicadores de ácido-base

Há muitas substâncias naturais ou preparadas nos laboratórios que podem funcionar como indicadores.

São substâncias que apresentam uma determinada cor em soluções ácidas e outra em soluções básicas.

Os indicadores de ácido-base servem para indicar o comportamento ácido, básico ou neutro de uma solução.

Os indicadores ácido-base mais usados nos laboratórios são a fenolftaleína e o tornassol.

As soluções ácidas na presença de fenolftaleína ficam incolores. A tintura azul de tornassol adquire a cor vermelha.

As soluções básicas ou alcalinas, a solução alcoólica de fenolftaleína mantém-se carmim e a tintura azul de tornassol mantém-se azul.

Em soluções neutras, a solução alcoólica de fenolftaleína mantém-se incolor mas a tintura de azul tornassol fica arroxeada.

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Escala de pH

Os químicos associaram ao grau de acidez e de basicidade de uma solução uma escala numérica. Estabeleceram uma escala de pH.

A acidez e a basicidade de uma solução podem medir-se na escala de pH.

Esta escala, para soluções pouco concentradas e à temperatura de 25ºC varia de 0 até 14.

As soluções ácidas correspondem a valores de pH menores que 7 à temperatura de 25º C.

As soluções básicas ou alcalinas correspondem a valores de pH maiores que 7 à temperatura de 25º C.

As soluções neutrais têm pH igual a 7 à temperatura de 25ºC.

Reacção entre ácidos e bases

As bases são substâncias capazes de anular (ou neutralizar) os ácidos.

Quando se quer elevar o pH de uma solução adiciona-se-lhe uma base. Inversamente, para baixar o pH da solução, acrescenta-se uma substância ácida.

Pode-se verificar, experimentalmente, como varia o pH nas reacções entre ácidos e bases: observa-se variações da cor do indicador universal existente na solução básica do balão de Erlenmeyer. Isto sucede à medida que se lhe adiciona gotas da solução ácida contida na bureta. Começa-se por se ter uma solução básica e à medida que se adiciona gotas da solução ácida esta vai-se tornando menos básica e há um momento em que se torna uma solução que é neutra

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(pH=7). Isto significa que ocorre uma reacção química entre uma solução básica (hidróxido de sódio) e uma solução ácida (ácido clorídrico), estes reagentes vão-se consumindo e transformam-se nos produtos. A reacção química que traduz e reacção entre o ácido clorídrico e o hidróxido de sódio é:

HCL(aq) + NaHO(aq) → NaCL(aq) + H2O(I)

Ácido clorídrico hidróxido de sódio cloreto de sódio água

Ácido base (hidróxido) sal água

A reacção entre ácidos e base (ou hidróxidos) origina um sal e

De um modo geral:

ácido + base → sal + água

Este esquema traduz uma reacção ácido-base. Designa-se, vulgarmente, por reacção de neutralização.

Convém salientar que esta designação não significa que a solução resultante seja sempre neutra (pH = 7).

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Quando a reacção estiver completa, é o sal que determina o pH da solução resultante. Pode, por isso, ter um carácter ácido, básico ou neutro.

Buretas

Permitem medir, rigorosamente, volumes variáveis até à capacidade máxima.

Existem vários tipos de buretas, sendo a mais comum a de torneira direita em vidro esmerilado.

Procedimento experimental

Protocolo

1º → Pesar 1 g de NaOH e dissolver num gobelé com 20ml água e com a ajuda de uma vareta.

2º → Adicionar esta solução num balão volumétrico de 100 ml.

3º → Retirar com a pipeta e a respectiva pompete 10 ml desta solução e colocar num Erlenmeyer.

4º → Adicionar umas gotas de fenolftaleína.

5º → Colocar esta preparação sobre o suporte universal e deixar pingar da bureta algumas gotas de ácido clorídrico até que a base seja neutralizada.

6º → Repetir o 5º passo pela segunda vez.

Reagentes e produtos

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Hidróxido de sódio : NaHO (base)

Ácido clorídrico HCL (ácido

Cloreto de sódio NaCL (sal)

Àgua H2O

NaOH (aq) + HCL (aq) → NaCL (aq) + H2OCL

Material

- Fenolftaleína

- Hidróxido de sódio (NaOH)

- Ácido cloridríco

- Vareta

- Gobelés

- Erlenmeyer

- Bureta

- Suporte universal e garra

- Pano de limpeza

- Conta – gotas

- Pipeta

- Pompete

Registo de medições

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Concentração Volume Nº de moles Massa

0,25mol/dm3 NaOH 10 ml O,0025 1g

0,56mol/dm3 HCL 4,45 ml 2,5 88,6 g

Cálculos

Conclusão e crítica

Esta actividade permitiu-me concluir que é possível determinar a concentração de uma substância presente numa solução através do conhecimento do seu volume; C=n/V

Posso ainda afirmar que é possível neutralizar uma base através de um ácido e que as bases na presença da solução alcoólica de fenolftaleína adquirem a cor carmim.

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