Relatório De Química Geral Experimental I

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4 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS INTISTUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DATERRA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA SOLUÇÕES MANAUS 2011 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS INTISTUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DATERRA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Equipe: Erica Caroline Matos George Nogueira de Oliveira Ingrity Suellen Costa Isadora da Silva Moita Yasmin Cunha da Silva Curso: Bacharelado em Química. Turma: 02. Relatório desenvolvido como critério de avaliação parcial da disciplina de Química Geral Experimental referente ao 2º período do curso de Bacharelado em Química. Professora: Lídia Medina Araújo. MANAUS 2011 SUMÁRIO INTRODUÇÃO4 OBJETIVOS6 MATERIAIS E REAGENTES6 METODOLOGIA6 Preparação de Soluções6 Solução de Hidróxido de Sódio (NaOH) 6 Preparação de Ácido Clorídrico (HCl) 7 Diluição de álcool7 Preparação Supersaturada de Cloreto de Sódio (NaCl) 7 Titulação8 RESULTADOS8 DISCUSSÃO DE RESULTADOS9 CONCLUSÃO11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS11 ANEXOS12 INTRODUÇÃO O estudo da química abrange uma grande quantidade de conhecimentos específicos e entre estes está o estudo das soluções, que por sua vez possui variadas aplicações que podem observadas no cotidiano como uma água com açúcar, em que qualquer pessoa ao fazer essa mistura pode observar que o açúcar é dissolvido na água, formando assim uma mistura homogênea. Essa mistura homogênea ou monofásica é determinada como uma solução, pois ao conceituar uma solução, tem-se que esta é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias.1 Os constituintes dessa solução "o açúcar e a água" são denominados respectivamente, soluto e solvente. O açúcar, que ao estar dissolvido, em geral apresenta-se em menor quantidade. O solvente constituinte da solução é água, que geralmente apresenta-se em maior quantidade, mas também é responsável pela determinação do estado físico da solução, onde o soluto deve estar dissolvido.1,2 As soluções podem ser classificadas de diversas formas, dentre estas estão: a classificação de acordo com o estado matéria, conforme a condução de corrente elétrica (solução eletrolítica e não- eletrolítica) e também a partir das quantidades de soluto e solvente. Com relação ao coeficiente de solubilidade definido por, uma máxima quantidade de soluto que é possível dissolver de uma quantidade fixa de solvente, a uma determinada temperatura, podem-se obter mais de três tipos de soluções, as saturadas que são caracterizadas por possuírem a dissolução completa do soluto no solvente, as insaturadas onde a quantidade de soluto adicionada é inferior ao coeficiente de solubilidade e as soluções supersaturadas estas acontecem somente quando o solvente e o soluto estão em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) é maior, e depois a solução é resfriada ou aquecida, de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade.3 A preparação de soluções é de suma importância para as atividades laboratoriais, com isso há muitos preparos de soluções que exigem uma precisão no título ou na concentração, esta é denominada de solução padrão.3 A obtenção de uma solução é feita a partir da padronização da solução que possibilita verificar o quanto a concentração da solução preparada aproxima-se do valor real, ou seja, ao não ter uma solução-padrão prepara-se uma solução com o título ou a concentração com valores aproximados e posteriormente através do auxílio de uma a outra solução padrão, determina-se os valores exatos. As soluções-padrões têm como referência o padrão primário, designado por substância confiável em termos de estabilidade, de composição química, de pureza, que serve de material de referência e permite desenvolver soluções com concentrações exatas e conhecidas por medida direta.3,4 Um padrão secundário é uma substância que pode ser usada nas padronizações, cujo teor da substância ativa foi determinado pela comparação contra um padrão primário; ou seja, uma solução padrão secundária é aquela na qual o soluto dissolvido foi determinado não pela pesagem direta, mas pela titulação de um volume da solução contra um volume conhecida de uma solução padrão primária.4 A titulação é um procedimento para padronização de uma solução para a determinação da concentração desconhecida. Numa titulação é envolvida a adição de uma solução, chamada de "titulante", em uma bureta, a uma solução que contém a amostra , chamada de "analito" ou "titulado". É feita a agitação do frasco em que está o titulado até se detectar a variação brusca de uma propriedade física ou química.4,5 Com conhecimento da estequiometria da reação, os volumes das soluções utilizadas e uma das concentrações, é possível determinar a outra concentração. Para que isso ocorra, a adição do titulante deve ser interrompida quando estiver nas proporções estequiométricas, esta é observada com auxilio do indicador ácido-base, o qual indica com a mudança de cor da solução titulada pela passagem do pH pelo pH neutro e variação brusca do pH para menos ou para mais dependendo da solução.5 A fenolftaleína é um dos exemplos de indicador mais utilizados em titulação, ela é um indicador de pH com a fórmula C20H14O4. Apresenta-se normalmente como um sólido em pó branco, é insolúvel em água e solúvel em etanol. Em meio ácido a cor da fenolftaleína se mantém incolor, já em meio básico sua cor muda para cor de rosa.5,6 Na preparação de uma solução a exatidão a cerca de valores pode não ser obtido por erros que ocorrem de modo geral em um laboratório como: erros do instrumento quando as vidraria estão descalibradas e equipamentos, erros do método e erros pessoais.6 OBJETIVOS Os objetivos desses experimentos são preparar soluções com diversas concentrações, utilizando os cálculos químicos adequados, identificas as soluções preparadas na prática, verificar o comportamento de uma solução supersaturada de NaCl frente ao aquecimento e padronizar uma solução de HCl com solução de NaOH4. MATERIAIS E REAGENTES Béquers; Bastão de vidro; Balão de fundo chato; Erlenmeyers; Bureta; Chapa aquecedora; Provetas; Suporte Universal; Água destilada; Cloreto de Sódio (NaCl); Ácido Clorídrico Concentrado HCl; Hidróxido de Sódio (NaoH); Álcool 92,8% (v/v); Etanol (PA) Indicador de fenolftaleína, METODOLOGIA Preparação de Soluções Solução de Hidróxido de Sódio (NaOH) na concentração de 1,00 M (mol/L): - Realizaram-se os devidos cálculos para descobrir a massa de NAOH a ser dissolvida em 25 ml de água destilada. - Pesou-se 2,0164 g de NaOH na forma granulada em balança analítica, com margem de erro de 0,0164 g. - Utilizando uma espátula transferiu-se o NaOH para um béquer de 150,00 mL. - Em seguida adicionou-se ao béquer com o NaOH certa quantidade de água destilada até que o soluto dissolvesse por completo. - Posteriormente adicionou-se cerca de 25,00 mL de água destilada. - Transferiu-se a solução para um balão volumétrico de capacidade de 25,00 mL e completou-se com água destilada até que o volume de água tangencie a marca de aferição. - Etiquetou-se a solução com a data de preparação e concentração. Preparação de Ácido Clorídrico (HCl) na concentração de 1,00 M (mol/L): - Realizou-se os devidos cálculos para descobrir os volumes que deveria ser utilizado da solução de HCl e da água destilada. - Para preparar essa solução, utilizou-se o reagente Ácido Clorídrico P.A. - Por meio da densidade da solução de HCl concentrada, calculou-se a quantidade de HCl que se utilizou para preparar a solução. - A solução foi preparada com o auxílio de capela, pois o HCl é volátil. - Utilizando uma pipeta de 25,00 mL, retirou-se uma alíquota do HCl (P.A.). - Posteriormente realizou-se a diluição em um béquer até atingir volume de 50,00 mL. Diluição de álcool: - Utilizou-se um béquer de 50,00 mL, no qual colocou-se aproximadamente 50,00 mL de água destilada. - Com o auxílio de uma pipeta graduada e um pipetador volumétrico (pêra) mediu-se cerca de 24 mL de álcool etílico na concentração de 95% (v/v) e colocou-se a alíquota em um béquer com capacidade de 50,00 mL. - Os mesmos procedimentos anteriores foram utilizados para o álcool na concentração de 92,8% (v/v). - Posteriormente fez-se a diluição do álcool por dos cálculos das equações de diluição. (Ver em anexo). Preparação Supersaturada de Cloreto de Sódio (NaCl): - Colocou-se água destilada em um béquer com capacidade de cerca 50,00 mL. - Adicionou-se 9 colheres cheias de NaCl (P.A.) até a formação de um precipitado. - Em seguida colocou-se a solução sobre a chapa aquecedora sob condições normais de temperatura e pressão (25°C, 1 atm). - Em seguida esperou-se o soluto se dissolver a uma temperatura aproximada de 100°C. Titulação - Para realizar a titulação colocou-se a solução preparada de NaOH em uma bureta até que se atingisse a marca de 25,00 mL. Logo, o NaOH passa a ser o titulante. - Com auxílio de uma pipeta graduada transferiu-se cerca de 25,00 mL de HCl preparado para um erlenmeyer. - Adicionou-se 3 gotas do indicador ácido-base de fenolftaleína para revelar o momento de "virada" da amostra. - Em seguida foi realizada a titulação. RESULTADOS Titulação Ao utilizar-se cerca de 25,00 mL de NaOH (1,0 M) contido em uma bureta para titular o HCl (1,0 M) encontrado em um erlenmeyer juntamente com 3 gotas de fenolftaleína, observou-se que após a adição de 11,5 mL de NaOH a solução do erlenmeyer adquiriu aspecto de cor rosa, determinando o "ponto de virada" da solução. Os valores dos volumes gastos nessa titulação foi de 25 de mL de HCl para 11,5 de NaOH, relacionando os dois valores obtém-se a razão de 2,17. Após completar a bureta com 11,5 mL de NaOH que foram gastos na 1ª titulação e verificar se a mesma estava zerada, repetiu-se os procedimentos anteriores utilizando-se 24,5 mL de NaOH (1,0 M) para titular outros 25,00 mL de HCl (1,0 M). Foram gastos os seguintes volumes das soluções 25,00 mL de HCl e 24,50 mL de NaOH, relacionando os dois valores obtém-se a razão de 1,02. Após a repetição dos procedimentos anteriores, fez-se uma 3ª titulação, na qual foram encontrados os seguintes valores dos volumes gastos das soluções: 25,5 mL de NaOH para titular 25,00 mL de HCl, relacionando os dois valores obtém-se uma razão de 0,98. Solução Supersaturada de Cloreto de Sódio (NaCl) Observou-se que após a adição gradual de 9 colheres de NaCl (P.A.), houve a formação de um precipitado desse sal no fundo do béquer. Estando a solução sob condições normais de temperatura e pressão (25 °C, 1 atm), não houve dissolução completa do soluto. Com o aumento da temperatura para até 100 °C, observou-se que decorridos 02:58 min, o precipitado começou a se dissolver e desaparecer na solução tornando a homogênea e insípida. Diluição de álcool comercial e etanol (P.A.) Não houve mudança macroscópica da solução. A partir dos cálculos obteve-se uma solução de concentração menor que a inicial. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Titulação Na maioria das titulações substâncias chamadas "indicadores ácido-base" cujas cores podem sofrer alterações dependendo do meio em que se encontra: quer seja ácido ou alcalino. No procedimento supra-citado utilizou-se o indicador fenolftaleína em sua forma alcoólica para determinar o ponto de virada da solução. Esse indicador torna-se transparente em soluções e torna-se rosa em soluções básicas e sua cor muda em valores de pH entre 8,2 e 9,8. O momento em que a coloração obtém cor rósea indica que ocorreu a neutralização entre as substâncias e por meio do volume utilizado para esse procedimento, pode-se calcular a sua concentração real (ou pelo menos um valor muito próximo do real). Por isso obteve-se uma solução colorida de rosa ou carmim. Por estas propriedade e sua destacada e intensa cor é também um componente em indicador universal, que consiste de uma mistura de indicadores de pH. Solução Supersaturada de NaCl Quando um soluto (NaCl) é adicionado a um solvente (água destilada), se a interação entre o soluto e o solvente for mais intensa dos que as forças de ligação do soluto e do que as interações intermoleculares do solvente, ocorre a dissolução do soluto no solvente. Se analisarmos o NaCl a nível microscópico, observar-se-á que ele possui uma estrutura cristalina definida pelas ligações entre o Na+ e Cl-. Como a preparação da solução formou uma solução saturada de NaCl e consequentemente a formação de um precipitado, tornou-se necessário o uso do artifício do calor para que houvesse a dissolução do precipitado. Esse procedimento é inteiramente válido, pois é necessário fornecer energia ao retículo cristalino formado pelo NaCl para que a ligação entre os cátions e ânions que compõem esse sal possam ser quebradas. Outra explicação válida para a dissolução do precipitado NaCl, consiste no fato de que os íons Na+ e Cl- são cercados por grupos de moléculas de água orientadas de acordo com a carga do íon. Esse processo pode ser denominado de solvatação no qual os cátions Na+ atraem o pólo negativo das moléculas de água e os ânions Cl- atraem os pólos positivos das moléculas. CONCLUSÃO Realizados todos os procedimentos experimentais e obtidos os resultados, pode-se concluir que os objetivos propostos para a aula experimental foram obtidos com sucesso. Nessa aula pôde-se conhecer como acontecem na prática alguns conhecimentos teóricos e entender o comportamento de soluções, além de poder aplicar cálculos relacionados a estequiometria, concentração e diluição de soluções. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FAVERO,Luzia Otilia Bortoni,FILHO,Evilásio de Almmeida Vianna, LENZI,Ervim,SILVA, Mauro Baldez da, TANAKA, Aloísio Sueco (2004). Química Geral experimental, Rio de Janeiro, Editora: Freitas Bastos; URL/ http://www.ufpa.br/quimicanalitica/padronização.htm; URL/ www.exames.org/apontamentos/fqa/fqa-titulacao.pdf; URL/ http://www.geocities.com/ramos.bruno/academic/naoh; ATIKINS,Peter & JONES, Loreta (2006). Princípios de Química. Bookman,Porto Alegre, 3ª Edição BROWN,Theodore L.,LEMAY, H. Eugene Jr.,BURSTEN, Bruce E.,BURDGE,Julia R. Química a Ciência Central(2005). Person, São Paulo, 9ª Edição. ANEXOS Figura 01. Titulação Figura 02. Preparação de Solução Supersatura de NaCl Figura 03. Aquecimento de solução Supersaturada. Figura 04. Homogeneização de Solução de NaCl.