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Universidade do Estado do Amazonas – UEA Centro de Estudos Superiores de Tefé – CEST RELATÓRIO TÉCNICO Preparo de soluções TEFÉ - AM 2017 Celso Elias Neto – 1716070038 Gerlane Bezerra Pinheiro – 1716070016 Ítalo Souza Santos – 1716070017 RELATÓRIO TÉCNICO Preparo de soluções TEFÉ – AM 2017 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 4 2. OBJETIVO .................................................................................................................................... 4 3. PARTE EXPERIMENTAL .......................................................................................................... 4 I. Materiais: ............................................................................................................................... 4 II. Reagentes: .............................................................................................................................. 5 3.1 ESQUEMA ............................................................................................................................. 6 1ª Solução: HCl .............................................................................................................................. 6 2ª Solução: KOH ............................................................................................................................ 6 3ª Solução: HCl .............................................................................................................................. 7 4ª Solução: KOH ............................................................................................................................ 7 5ª Solução: Na2CO3 .............................................................................................................. 8 6ª Solução: C20H14O4...................................................................................................................... 8 7ª Solução: C2H5OH ...................................................................................................................... 9 3.2 DISCUSSÃO INSTRUMENTAÇÃO .................................................................................. 9 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................................ 10 5. CONCLUSÃO ............................................................................................................................. 16 6. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 17 7. ANEXOS ...................................................................................................................................... 18 1. INTRODUÇÃO As soluções são misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. Elas apresentam diversas classificações, por exemplo, de acordo com o estado de agregação da solução, agregação dos componentes. Também, podem ser classificadas como insaturada saturada e supersaturada, de acordo com o coeficiente de solubilidade. Geralmente, a solução é divida entre soluto e solvente. O que difere dos dois, que pode ser considerado, mas não é o único critério, é quantidade deles. O solvente sempre é o que apresente maior quantidade enquanto com o soluto é a menor quantidade. O solvente mais conhecido é a água, mais conhecida como solvente universal. 2. OBJETIVO A diretriz principal da aula experimental é pôr em prática tudo que é ensinado na teoria (sala de aula). Na aula teórica é explicado, por exemplo, como preparar uma solução. No entanto, o processo como isso ocorre permanece meramente imaginário, antes da aula experimental, não tendo as técnicas aprimoradas para preparar uma solução precisa, tanto de soluto quanto de solvente. Por isso, é fundamental a constância da aula prática, para que o estudante aprenda os nomes das vidrarias, como masueá-las e aprenda a técnica do preparo de soluções. O preparo delas é fundamental para um químico, porque a partir dessas misturas ele pode preparar um padrão primário, fazer a diluição de um reagente, desse modo economizando reagente e tornando a prática mais rentável em relação ao gasto de dinheiro, pois trabalhará com uma solução diluída e não concentrada. 3. PARTE EXPERIMENTAL I. Materiais: Balança analítica; Balão Volumétrico 50mL e 1000mL; Bastão de vidro; Béquer 50mL e 1000mL; Espátula de Aço; Frasco Lavador (pissete com água); Funil de vidro; Guardanapo; Pesa filtro (copinho de café); Pipeta graduada; Pipeta Pasteur; Pipeta volumétrica; Pipetador (Pêra); II. Reagentes: Acido clorídrico (HCl); Carbonato de sódio (Na2CO3); Etanol (C2H6O); Fenolftaleína (C20H14O4); Hidróxido de sódio (KOH); 3.1 ESQUEMA 1ª Solução: HCl 2ª Solução: KOH Adicionar 10mL de aguá no béquer. Pipetar 0,4mL do ácido e adicionar junto da água. Transferir a solução para um balão volumetrico de 50mL exáguar o béquer cerca de três vezes e transferindo-o para o balão, para que toda solução seja aproveitada. Após a trnasferencia para o balão, compeltar com água destilada até a marca do menisco à altura dos olhos. Pesar 0,2g de KOH, na balança analitica. Adiciona-se 0,2g de KOH para o béquer. Adiciona-se 50mL de água destilada. Com o auxilio do bastão de vidro, mexa a solução para que todo o Hidróxido seja dissolvido na água. Transfere-se toda solução para o balão volumetrico. Completa-se o volume do balão com o auxilio do frasco e avolume com o auxlio da pipeta Pasteur. 3ª Solução: HCl 4ª Solução: KOH Com a pipeta, pega- se 5mL da solução de HCl diluida. Transferir para o Balão volumetrico, contendo 10mL de água destilada Completar com 95mL de água destilada. Sempre observando para que não passe da marca do menisco. Tampe o balão e agite a solução para homogeneizá-la. Pipete 5ml da solução concentarda Transfira-o para o balão volumetrico de 50mL, contendo 10mL de água destilada Completa-se o volume do balão com o auxilio do frasco e avolume com o auxlio da pipeta Pasteur. Completa-se o volume do balão com o auxilio do frasco e avolume com o auxlio da pipeta Pasteur. Tampe o balão e agite a solução para homogeneizá-la. 5ª Solução: Na2CO3 6ª Solução: C20H14O4 Colaca-se o peso filtro na balança analitica, e avolume-a para desconsiderar o peso do pesa filtro. Adiciona-se lentamente o Carbonato de Sódio no pesa filtro ate que se consiga 0,691g Transfirir 0,691g do reagente para um Béquer de 100mL Adiciona-se água destilada Com o auxilio do bastão de vidro, mexa a solução para que todo o Carbonato seja dissolvido na água. Transferir toda a solução para o Balão Volumetrico de 100mL com ajuda do Funil Lava-se, o béquer e funil, tres vezes para que todo reagente seja aproveitado Tampe o balão e agite a solução para homogeneizá-la. Colaca-se o peso filtro na balança analitica, e avolume-a para desconsiderar o peso do filtro. Adiciona-se o fenolftaleína lentamente no pesa filtro,até que se obtenha 0,5g Transfira-o para o béquer, e adiciona-se álcool etilico para que seja solubilizada; Lava-se o pesa filtro para que se aproveite toda a massa Transferir a solução para o balão volumetrico de 50mL Avoluma-se até o estreitamento do balão na altura dos olhos, complete com alcool até a marca do menisco com o auxilio da pipeta pasteur 7ª Solução: C2H5OH 3.2 DISCUSSÃO INSTRUMENTAÇÃO O manuseio da balança analítica requer um cuidado importante. Por se tratar de uma instrumentação bastante sensível e cara, é necessário ter atenção na hora de utilizá-la. Ligá-la 30min antes de usá-la, fechar suas janelas na pesagem, não deixar cair reagente no prato da balança e o cuidado mais importante: não retirar o pesa filtro enquanto estiver adicionando o reagente. Porque com a retirada excessiva dele, da balança, o resultado pode alterar, ou seja, a quantidade que era para ser extremamente exato, o pesador pode alterar conforme as retiras do recipiente. Então, deve-se sempre adicionar o reagente no recipiente com ele na balança, em hipótese alguma pode tirá-lo. E sempre lavar o pesa filtro três vezes quando transferir o reagente para o balão volumétrico, garantido que toda aquela quantidade contida no recipiente vá para o preparo da solução. Com a pipeta volumetrica pega- se 35mL do álcool etílico Deposite no balao volumetrico Adiciona-se água destilada a altura dos olhos com o auxilio da pipeta pasteur Assim também, ter cuidado na hora de Avolumou-se para que a quantidade de solvente não fique abaixo ou acima do menisco (traço de referência), sempre tangenciando-o e não tenha o erro do efeito paralaxe. Logo, quando estiver avolumando a solução, com o pissete, sempre pôr o balão volumétrico acima do pescoço de modo que o menisco fique na direção dos olhos. Assim, não cometendo o erro de paralaxe que nada mais é uma diferença de posição quando se olha de localizações distintas. Não obstante, a dificuldade de manusear a válvula da bureta com a mão esquerda e agitar o erlenmeyer com a direita, na hora da titulação. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 1° Preparo de uma solução de HCl 0,1M. Problema: calcular a quantidade de ácido clorídrico necessário para o preparo de 50mL da [HCl], considerando a solução estoque de HCl do laboratório (1,19g/mL ; 37,0% p/p). Primeiro, é preciso encontrar a massa do ácido utilizando a molaridade, como o rendimento máximo dele é de 37,0% deve conjugar para 100,0% compensando com quantidade a mais, já que o rendimento não é total. Depois encontrar o volume de HCl que é equivalente à massa encontrada, utilizando a ferramenta da densidade. Por que utilizar volume e não massa? Pelo simples fato de estar trabalhando com ácido, situação que se deve estar na capela de exaustão e calçado de luvas. Sem contar na dificuldade de pesar um líquido ácido na balança analítica. Dados: HCl: 0,10mol/L C: 0,10mol/L V=0,05L p/p= 37% d=1,19g/mol C= = 0,18g p/p 0,18g ──── 37% 0,5g X──────100% = 0,4mL OBS.: É necessário fazer a equivalência da massa e volume toda vez que for trabalhar com ácido. Dentro da capela de exaustão transfere-se 0,4mL com o auxílio da pipeta volumétrica e a pêra, do ácido para o béquer de 50 mL, contendo 10mL de água destilada, lembre-se: quando estiver trabalhando com água e ácido é imprescindível que o adicionamento seja feito ácido na água e não o processo inverso, sempre “ele nela” para que não haja explosão. Transfere-se a mistura para o balão volumétrico de 50mL com o auxílio do funil. Após ser feito isso, lavar o béquer e o funil, com pissete contendo água destilada, pelo menos três vezes e transferindo para o balão, para que a quantidade exata não seja perdida. Depois, Avolumou-se com água destilada com muito cuidado para não ultrapassar o menisco. Quando o preenchimento do estiver próximo ao menisco, puser o balão acima do pescoço de modo que o traço de referência fique na altura dos olhos, assim não tendo risco de cometer o erro de paralaxe. Completar o volume com a ajuda da pipeta Pasteur para que a curva da superfície do líquido tangencie o menisco. Então, tampe o balão e agite para que a solução fique homogeneizada. Essa solução é um eletrólito bastante forte, por formar íons. Ou seja, quer dizer que ela conduz eletricidade. Sem contar que é uma reação que libera bastante energia, por isso o aumento da temperatura quando se mistura com água e é uma reação exotérmica, que libera calor. A seta única é utilizada para informar que é uma reação de ionização de eletrólitos fortes. Todo composto que é formado com o cloro, exceto prata, mercúrio e chumbo, é solúvel em água. HCl(aq) ---------------------------> H + (aq) + Cl - (aq) 2° Preparo de uma solução de KOH 0,07M. Problema: calcular a quantidade de base necessária para o preparo de 50mL de [KOH]. O problema se resolve aplicando a fórmula da molaridade. Tem-se a concentração da solução, massa molar e o volume que se deseja. Então, substitua os valores e multiplique todos para encontrar a massa. Dados: NaOH: 0,10mol/L C= 0,10 mol/L V= 0,50 L C= 0,10mol/L= 0,2g Depois do cálculo, é necessário pesar essa quantidade de KOH na balança analítica. Colocando o pesa filtro com cuidado na balança com o guardanapo, para que a gordura presente na mão não passe a ele e assim alterando o massa. Após esse passo, diluir a base com água e transferir para o balão volumétrico com ajuda do funil. Feito isso, lavar pelo menos cerca de três vezes o pesa filtro e funil, assim garantido que toda massa foi passada para o sistema. Avolumou-se com cuidado no estreitamento do balão e quando estiver chegando perto do traço de referência levantar o balão acima do pescoço a fim que o menisco fique na altura dos olhos. Com o auxílio da pipeta pasteur deixa a curva da superfície do líquido tangente ao menisco. Tampou-se a solução e agitá-la para homogeneizar. Toda base que é considerada forte também é um eletrólito forte. Já que o KOH tem o potássio, que é da família dos metais alcalinos e todos os elementos desse grupo forma uma sabe forte. Os compostos formados com a hidroxila, exceto os metais alcalinos, cálcio, estrôncio e bário, são insolúveis e água. KOH(aq) ---------------------------> K + (aq) + OH - (aq) 3 ° Preparo de uma solução de HCl 0,01M. Problema: calcular o volume HCl 0,1M (solução 1) necessário para preparar 50mL de uma solução de HCl 0,01M. Trata-se de uma diluição, então é aplicável á sua fórmula. Substitui os valores e divide, o volume e concentração da solução diluída pela concentração da solução concentração. Dados: HCL: 0,10mol.L -1 C1: 0,10mol/L C2: 0,10mol/L V1: 0,050L ou 50ml C1.V1= C2.V2 0,10mol/L.V1=0,010mol/L.50mL V1= = 5mL (para retirar da solução ESTOQUE) Retirou-se 5mL da solução concentrada, com a pipeta graduada e a pêra, transferindo para o balão volumétrico que continha10mL de água destilada, adicionamento com cuidado por causa do aumento da temperatura. Completou-se o balão volumétrico com água destilada até o menisco, lembrando que o ele deve estar acima do pescoço para evitar o efeito paralaxe. Tampou-se o balão e agitou-se para homogeneizar. 4 ° Preparo de uma solução de KOH 0,007M. Problema: calcular o volume KOH 0,07M (solução 2) necessário para preparar 50mLde uma solução de KOH 0,007M. Trata-se de uma diluição, então é aplicável á sua fórmula. Substitui os valores e divide, o volume e concentração da solução diluída pela concentração da solução concentram. Dados: NaCl: 0,010mol/L C1: 0,10mol/L C2: 0,10mol/L V1: 0,050L ou 50ml C1.V1= C2.V2 0,10.V1= 0,010.50 V1 = 5mL Retirou-se 5mL da solução concentrada, com a pipeta graduada e a pêra, transferindo para o balão volumétrico que continha10mL de água destilada, adicionamento com cuidado por causa do aumento da temperatura. Completou-se o balão volumétrico com água destilada até o menisco, lembrando que o ele deve estar acima do pescoço para evitar o efeito paralaxe. Tampou-se o balão e agitou-se para homogeneizar. 5 ° Preparo de uma solução de 300 ppm de Na + . Problema: calcular a quantidade de Na2CO3 ,que é padrão primário, necessário para preparar 1000mL de uma solução de 300 ppm de Na + . A resolução pode ser feita pela análise dimensional, utilizando as quantidades de moles e massa molar do carbonato de sódio. Lembrando que ppm equivale à mg/L. A massa foi pesada e transferida para um béquer de 100 mL, com pipeta volumétrica e pêra, realizou-se uma pequena agitação para que o sal fosse solubilizado e então transferido para o balão volumétrico de 1000mL com o auxílio do funil e bastão de vidro. Lavou-se, o béquer e funil, cerca de três vezes para garantir a quantidade exata de carbonato de sódio. Avolumou-se até a marca do menisco, com o pissete e depois pipeta Pasteur, o balão sempre acima do pescoço de modo que o traço de referência ficasse na altura dos olhos, evitando o efeito paralaxe. O balão foi fechando e agitado para que a solução fosse homogeneizada. 6 ° Preparo de uma solução de fenolftaleína a 1% de etanol. Problema: calcular a quantidade necessária para preparar 50mL de fenolftaleína a 1% (m/v) em meio alcoólico. O problema se resolve com uma regra de três simples. Uma vez que, em 100% se tem 100g, então 1% tem 1g. 100% ────1% = 1g MF= 0,5g 50%─────X A massa foi pesada na balança analítica com o pesa filtro. Adicionou-se Álcool etílico nele para que houvesse a solubilização e transferido para o balão volumétrico de 50mL, com o auxílio da pipeta graduada e pêra. Também, lavou-se o pesa filtro três vezes para que tivesse garantia da massa total fosse passada ao sistema. Avolumou-se com cuidado no estreitamento do balão e quando estiver chegando perto do traço de referência levantar o balão acima do pescoço a fim que o menisco fique na altura dos olhos. Com o auxílio da pipeta pasteur deixa a curva da superfície do líquido tangente ao menisco. Tampar a solução e agitá-la para homogeneizar. 7° Preparo de uma solução de etanol 70% com água. Problema: calcular o volume de etanol (PA) necessário para preparar 50mL de uma solução de álcool 70% (v/v). Peso (v/v) = 100% 70% = 100 = 35mL de Etanol. A fórmula da percentagem é aplicável nesse caso. A porcentagem é igual ao volume do soluto divido pelo volume da solução. Transferiu-se 36mL de etanol para o béquer de 50mL, com a pipeta graduada e pêra, retirou-se 35mL do béquer e foi posto no balão volumétrico. Avolumou-se com cuidado no estreitamento do balão e quando estiver chegando perto do traço de referência levantar o balão acima do pescoço a fim que o menisco fique na altura dos olhos. Com o auxílio da pipeta pasteur deixa a curva da superfície do líquido tangente ao menisco. Tampar a solução e agitá-la para homogeneizar. 5. CONCLUSÃO Torna-se evidente, portanto, a importância de saber um pouco sobre os aspectos das soluções, cálculos, técnicas de preparo. Uma vez que, elas estão presente em nosso cotidiano, por exemplo, no preparo do Nescau, na diluição de um suco concentrado de cupuaçu. E também, para ter um melhor aproveitamento de suas receitas. 6. BIBLIOGRAFIA 1. FURASTÉ, P.A., Normas Técnicas para o trabalho científico: ABNT, Porto Alegre, 17ed ,2015, p. 127-136. 2. SEVERINO, A.J., Metodologia do Trabalho Científico, São Paulo, 23ed, 2007, p. 207. 3.TRINDADE, D.F. et al. Química básica experimental, São Paulo, 1998, p. 16-21. 4. Rosa, G. et AL. Química Analítica: Práticas de laboratório, Porto Alegre, 2013, p. 16- 24. 5. FELTRE, R., Fundamentos da Química, São Paulo , 2ed, p. 238-277. 6. KOTZ, J.C; TREICHEL, P.M., Chemistry & Chemical Reactivity, Copyrith, 3ed, 1998, p. 103-129. 7. KOTZ, J C. et al.Chemistry & chemical reactivity, 6 ed, 2009, p. 147-172. 8. BROWN, T.L. et al. The Central Science, 2003, p. 67-126. 9. ATKINS, P; JONES, L., Princípios de Química, 5ed, 2012, p. 51-69. 7. ANEXOS Imagem 1: Solução de NaOH, da quarta etapa. Imagem 2: 0,6g de KOH, com o auxilio da balança analítica. Imagem 2: Solução de KOH, da segunda etapa. Imagem 4: Álcool Etílico para preparação da solução fenolftaleína, da sexta etapa. Imagem 5: Vidrarias utilizadas para o preparo das soluções. Imagem 6: Solução de 300ppm, produzido na quinta etapa. Imagem 7: pesando o reagente (Fenolftaleína), com o auxilio da balança analítica.