Titulação Ácido-Base: Determinação de Concentração de Ácidos em Soluções Aquosas, Resumos de Química

Baixe Titulação Ácido-Base: Determinação de Concentração de Ácidos em Soluções Aquosas e outras Resumos em PDF para Química, somente na Docsity! 1 1. INTRODUÇÃO Uma solução é uma mistura de duas ou mais substâncias que formam um sistema unifásico. Geralmente o componente em maior quantidade é chamado de solvente e aquele em menor quantidade é chamado de soluto. Frequentemente, é necessário saber as quantidades relativas de soluto e solvente, entendendo-se, portanto como concentração de uma solução, a quantidade de soluto contida em uma quantidade especificada do solvente na solução. Consequentemente, após o preparo das soluções é feito a padronização. (PROFESSOR. UFOP 2019). Padronizar uma solução significa torná-la solução padrão. Isto é, determinar a concentração exata de soluto, ou o seu título, podendo depois ser usada como solução-padrão desde que tenha as propriedades de tal solução. Entre as principais propriedades de uma solução-padrão tem-se que a sua concentração deve ser constante por meses e longos anos e sua reação com o analito tenha as características de ser completa e rápida para identificar claramente o ponto final da reação e possibilitar escrever a equação balanceada da mesma, para se poder fazer cálculos estequiométricos. Para isso, utiliza-se a propriedade que uma substância- padrão tem de reagir com o analito da solução a ser padronizada. (Química geral experimental. Freitas, 2004). E também é importante destacar as reações de neutralização que são importantes em um procedimento de laboratório conhecido como titulação ácido-base, no qual a concentração molar de um ácido em uma solução aquosa é determinada pela adição vagarosa de uma solução básica de concentração conhecida na solução do ácido. (RUSSEL J.B, 1994). Uma solução de ácido é comumente transferida com uma pipeta e, assim seu volume é conhecido. A solução da base é usualmente transferida por um tubo de medição chamado bureta, e a adição desta solução são interrompidas no ponto em que o número de mols de íons H+ do ácido é igual ao número de mols de íons OH- da base, que foram misturados. A isto denominamos ponto de equivalência, geralmente observado por uma mudança na cor de um composto, chamado indicador, uma pequena quantidade que foi adicionada previamente na mistura reagente. No ponto de equivalência, a razão do número de mols de ácidos no início para mols da base que foi adicionado é igual á razão estequiométrica. A bureta permite medir o volume de base adicionado, e esse volume, juntamente com a concentração da solução de base e o volume da solução de ácido, permite calcular a sempre? apenas em trabalhos analíticos! de onde tiraram essa informação? Padronizar significa determinar a concentração efetiva do soluto na solução! No meu material (primeiras aulas) indiquei como se deveria fazer citações! o jeito que fizeram está errado! e se vocês quisessem determinar a concentração de uma base! devemos nos questionar sobre as informações que utilizamoss! 2 concentração da solução de ácido. O papel do ácido e da base pode ser invertido, isto é, a concentração de uma solução pode ser determinada por titulação com uma solução de ácido de concentração desconhecida. (RUSSEL J.B, 1994). Nessa prática foi possível desenvolver três processos fundamentais. Primeiramente o preparo das soluções de sulfato de cobre, hidróxido de sódio, ácido clorídrico puro para análise e diluído, seguidamente a padronização e finalizando com as titulações. Cálculos foram realizados para a determinação de massas, volumes, molaridade, concentração e porcentagem de substâncias que havia na solução. Posteriormente comparando os resultados obtidos com o que era esperado na prática. Fiquei muito contente com esta finalização! é bem isso ;) 5 sulfato de cobre (II) pentahidratado (CuSO4 5H2O 100% - Dinamica). Em seguida, com o auxílio de um funil, é transferido o reagente para um balão volumétrico de 25 mL, e para certificar-se que não restou massa no funil e no papel alumínio usa-se uma pisseta com água destilada, borrifando ambos. Logo após, utiliza-se a mesma pisseta para adicionar água destilada até próximo ao menisco, posteriormente, com ajuda de uma pipeta Pasteur, afere-se o menisco. Seguidamente, o balão volumétrico é agitado para alcançar a homogeneização da solução. 3.2.2 Preparo da solução de hidróxido de sódio Para preparar uma solução 0,6 mol L-1em 2 litros de hidróxido de sódio (NaOH - 100% - Reatec) primeiramente, realiza-se os cálculos, onde se acha-se o necessário de composto básico a se pesar, e diluir em 2 litros. Para iniciar a realização desse procedimento, pesa-se a massa encontrada do reagente em uma balança semi-analítica (Shimadzu UX620H), com a ajuda de um pedaço de papel alumínio tarando o mesmo. Posteriormente, transfere-se o hidróxido de sódio (NaOH - 100% - Reatec) para o balão volumétrico com o auxílio de um funil, e para que não fique resíduos no papel alumínio, utiliza-se uma pisseta com água destilada para limpar o papel alumínio e o funil. Em seguida, completa-se o volume necessário do balão volumétrico para diluir o composto básico, posteriormente, afere-se o menisco da mesma vidraria com um pipeta Pasteur. Depois de todo esse processo, é necessário agitar o balão para alcançar a homogeneização solução. 3.2.3 Preparo de solução de ácido clorídrico Primeiramente, é efetuado os cálculos para descobrir o volume necessário de ácido clorídrico (HCl - 0,6 marca desconhecida) com a concentração de 0,6 mol L-1 para o preparo da solução. Após isso, é transferido com o auxílio de uma pipeta graduada, dentro da capela, a quantidade necessária de reagente determinado pelos cálculos. Para a preparação de um ácido clorídrico (HCl -0,6 - 1 mol L-1 marca desconhecida) é necessário primeiro diluir o ácido em agua, então é colocado uma quantidade aproximada de 1/3 de água em um balão em 2 litros de hidróxido de sódio?? formatação! quando outra pessoa for reproduzir o experimento, ele usará a mesma marca de reagente? formatação! fonte difernete! 6 volumétrico, utilizando a pisseta e depois colocado o reagente. Posteriormente, preenchido com água destilada até o menisco, tampado e agitado. 3.2.4 Diluição de uma solução de ácido clorídrico Primeiramente, para realizar uma solução com uma pipeta graduada e uma pera, em uma capela, é transferido 25 mL de ácido clorídrico (HCl 1 mol L-1) para um balão volumétrico de 100 mL. O ácido sempre deverá ser diluído em agua, então antes da transferência para balão volumétrico foi preenchido 1/3 do seu volume com agua destilada. Após isso foi agitado a solução e armazenada em recipientes para a titulação da aula seguinte. 3.2.5 Padronização da solução de hidróxido de sódio Para padronizar a solução de hidróxido de sódio (NaOH - 100% - Reatec) utiliza-se biftalato de potássio (C8H5KO4 marca desconhecida) e para não ocorrer erros nos cálculos da massa, o mesmo deverá ser previamente seco em estufa a 70°C e mantido em um dessecador com sílica em gel agindo com secante. Para realizar o experimento, pesa-se em uma balança semi-analítica (Shimadzu UX620H) a massa descrita na pratica do composto de biftalato de potássio, com o auxílio de um papel alumínio desconsiderando sua massa, pois deve ser tarada antes. Depois, transfere-se o bifitalato de potássio do papel alumínio para um Erlenmeyer e lava-se o mesmo para que não reste nenhum resíduo do sal. Em seguida, adiciona-se aproximadamente 80 mL de água destilada e uma gota de fenolftaleína. Após esse processo, a bureta deve ser ambientada com a solução de hidróxido de sódio, que será usada na padronização, zerada e fixada no suporte universal. Posteriormente, com a bureta preparada com a solução a ser padronizada e a solução padrão no Erlenmeyer, inicia-se a volumetria controlando a vazão da solução de hidróxido de sódio, com uma das mãos, e com a outra agitando com movimentos circulares a solução do Erlenmeyer. Ao observar uma leve coloração rosada no líquido do Erlenmeyer, a bureta deve ser fechada imediatamente e a partir dos dados obtidos realizar os cálculos. 7 Para se ter uma base do volume do ponto de viragem, é feita, primeiramente, uma titulação de sacrifício, desprezando seu valor das médias. Sucessivamente, realiza-se as titulações em triplicata. 3.2.6 Titulação de solução de ácido clorídrico preparado em aula Primeiramente, antes de iniciar o experimento, é feita a ambientação da bureta com a solução de hidróxido de sódio (NaOH- 0,2 mol L-1) padronizada anteriormente. Em seguida, com o auxílio de um funil é colocado a mesma solução na bureta, ajustando o volume até zerar e verificando se não há bolhas na mesma. Posteriormente, com a ajuda de uma pipeta graduada de 8 mL é transferido 5 mL de ácido clorídrico (0,6 ) para um Erlenmeyer de 250 mL, adicionando em seguida, aproximadamente 80 mL de água destilada, e com o auxílio de uma pipeta Pasteur, adiciona-se uma gota de fenolftaleína na solução de ácido e água, agitando a solução no final. Após preparada a solução, o Erlenmeyer deve ser posto debaixo da torneira da bureta, usando uma das mão para controlar a vazão do hidróxido de sódio e a outra para agitar, em movimentos circulares, a vidraria com a solução até atingir uma coloração rosa claro. Para se ter uma base do volume do ponto de viragem, é feita, primeiramente, uma titulação de sacrifício, desprezando seu valor das médias. Sucessivamente, realiza-se as titulações em triplicata. 3.2.7 Titulação de solução de ácido clorídrico diluído Primeiramente, antes de iniciar o experimento, é feita a ambientação da bureta com a solução de hidróxido de sódio (NaOH- 0,2 mol L-1) padronizada anteriormente. Em seguida, com o auxílio de um funil é colocado a mesma solução na bureta, ajustando o volume até zerar e verificando se não há bolhas na mesma. Posteriormente, com a ajuda de uma pipeta graduada de 8 mL é transferido 5 mL de ácido clorídrico (HCl -1 mol L-1 - marca desconhecida) para um Erlenmeyer de 250 mL, adicionando em seguida, aproximadamente 80 mL de água destilada, com o auxílio de uma pisseta, e uma gota de fenolftaleína com a ajuda de um conta gotas, agitando a solução no final. 10 4.2.Preparo de solução de hidróxido de sódio Os cálculos utilizados para o preparo da solução foram: O reagente não precisaria de correção de massa porque era puro para análise. Porém, por um equívoco da equipe a massa usada nesse procedimento foi 16,16 g. Resultado que vai interferir nos cálculos a seguir. Outro fato necessário citar nessa discussão é o método da pesagem do hidróxido de sódio. O reagente foi pesado com a ajuda de um pedaço de papel alumínio, isso é totalmente contraindicado, pois esses dois compostos acabam reagindo entre si, como é possível ver na reação. Dessa forma podendo alterar os resultados posteriores, já que parte do NaOH que seria quantificado se perdeu nessa reação. Foi observado pelos alunos que a reação realmente aconteceu, visto que a foi notado uma mudança considerável na temperatura do compostos um tempo depois que a base trabalhada entrou em contato com o papel alumínio. Isso aconteceu porque essa reação é exotérmica, e também observou-se que o papel alumínio se desintegrou. 4.3. Preparo de solução de ácido clorídrico Para determinar o volume necessário de ácido clorídrico (HCl - 0,6 marca desconhecida) foi efetuado os cálculos. Primeiramente o cálculo para descobrir a massa do ácido clorídrico (HCl- 0,6 marca desconhecida) é dada pela seguinte formula da concentração. show! show! 11 Consequentemente, após achar a massa foi feito cálculo da pureza. ------ ------ Enfim, por último foi necessário achar o volume com a fórmula da densidade. 4.4.Diluição de ácido clorídrico Neste procedimento foi preparada uma solução de de ácido clorídrico (HCL- 0,1 mol . L-1 - marca desconhecida) esta concentração é um dado teórico, que foi avaliado por um processo de titulação a ser discutido adiante. Esta solução pode ser obtida a partir da equação da diluição nos cálculos a seguir: 4.5.Padronização da solução de hidróxido de sódio A partir do processo da volumetria é possível determinar a concentração do hidróxido de sódio, porque o mesmo reage com o bifitalato de potássio em uma proporção mol/mol vocês não determinaram a pureza! mas ajustaram a massa em função da pureza do reagente! cuidar com o "portugueiz" :) :) 12 Assim, quando toda a quantidade de bifitalato é consumida pela solução básica, o NaOH se torna excesso na reação, como é possível ver através do indicador. A fenolftaleína atua como um indicador nesse processo, pois quando se encontra em meio básico parte de um composto incolor para um composto rosado. Com sua coloração que oscila de acordo com o pH da solução, se tornando mais ou menos pigmentada. Logo, quando mais sutil o rosa da solução que foi padronizada, mais preciso os cálculos, pois o meio não estaria muito básico, assim não quantificado um valor de volume longe do ideal, sendo assim, calcula- se Como visto anteriormente neste relatório, por um erro técnico, pesou-se a massa errada e foi preparada uma solução de concentração totalmente diferente do esperado. O grupo estaria encarregado de preparar uma solução 0,6 molar e acabou produzindo uma de 0,2 molar. A margem de erro obtida é pela coloração do indicador! showwwww perfeita a discussão! 15 Figura 2: segunda tentativa de titulação do ácido clorídrico (HCl- 0,6 mol·L-1). Fonte: própria. Figura 3: terceira tentativa de titulação do ácido clorídrico (HCl- 0,6 mol·L-1). Fonte: própria. 4.7. Titulação de ácido clorídrico A partir da titulação do ácido clorídrico, pode-se determinar a concentração da solução, pois quando um ácido reage com uma base e com um indicador, no momento que alcança o ponto de viragem, se tem uma coloração que remete ao processo de neutralização do ácido. Ao fim desse processo, se tem um volume da base necessária para neutralizar a solução ácida, que é observada na bureta, e com esses dados pode-se descobrir a concentração do ácido, usando a seguinte fórmula: Com essas informações, foi realizado uma titulação de ácido clorídrico diluída, com uma concentração de , reagindo com hidróxido de sódio e consequentemente, executa-se os cálculos representados aqui. Titulação 1 :) 16 Foram feitos os mesmos cálculos para as titulações 2 e 3. E assim resultando em um desvio padrão, média dos resultados e a porcentagem de erro obtido. Esses resultados podem ser observados na tabela 1. Tabela 1. Resultados das concentrações das titulações do ácido clorídrico, desvio padrão e a porcentagem de erro da titulação realizada. Volume NaOH Concentração HCl Desvio padrão % de erro Titulação 1 6,20 mL 0,248 mol·L-1 - - Titulação 2 6,10 mL 0,244 mol·L-1 - - Titulação 3 6,30 mL 0,252 mol·L-1 - - Média 6,2 mL 0,248 mol·L -1 0,248 ± 0,004 mol·L 1 0,80% Fonte: própria. As concentrações também podem ser visualizadas através da coloração da solução, representada nas figuras 1,2 e 3. Figura 1: primeira tentativa de titulação do ácido clorídrico (HCl- diluído). Fonte: própria. perfeito!!!! 17 Figura 2: segunda tentativa de titulação do ácido clorídrico (HCl- diluído). Fonte: própria. Figura 3: terceira tentativa de titulação do ácido clorídrico (HCl- diluído). Fonte: própria. 4.8.Titulação de vinagre comercial Nas titulações realizadas é possível verificar uma mudança na cor (figuras 1,2,3) determinado como indicador. A solução sofre uma alteração na cor na presença de um indicador ácido-base, em virtude da variação do pH. Nessa titulação, o ponto de equivalência se dá em um pH superior a 7, por causa da hidrólise do ânion do ácido fraco, que é uma hidrólise que origina íons OH . show!!! perfeito! colocaram a reação envolvida! 20 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Pode-se concluir então, que os experimentos de preparo, padronização e titulações das soluções, em sua maioria, tiveram um bom desempenho com relação aos resultados obtidos, tendo em vista que houve alguns erros durante a execução dos experimentos, alguns resultados tiveram um desvio inesperado, fugindo um porcentual maior do que se era esperado. Contudo, foi possível realizar os cálculo, assim como, análises quantitativas e realização dos procedimentos. 21 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS LENZI, Ervim et al. Química Geral Experimental. Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 2004. 360 p. RUSSELL, John Blair. Química Geral. 2. ed. São Paulo: Pearson Universidades, 1994. 822 p.