Colégio Paulo VI
Preparação de Soluções
TÉCNICAS LABORATORIAIS DE QUÍMICA I
Ana Filipa Sousa nº2 10ºA
Abril 2002
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ÍNDICE
Nomenclatura
4
1. Introdução
x
2. Teoria e Método
x
3. Material
x
4. Produtos
x
5. Procedimento Experimental
x
6. Dados Experimentais / Observações
x
7. Equação Química
x
8. Cálculos / Resultados
x
9. Crítica
x
10. Conclusões e Recomendações
x
11. Bibliografia
x
3
NOMENCLATURA
Símbolo
Significado
Unidades utilizadas
m
Massa
g
V
Volume
cm3 / dm3
c
Concentração
mol dm-3
cmássica
Concentração em massa
g dm-3
% (m/V)
Percentagem massa por volume
-
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1. INTRODUÇÃO
Este trabalho teve como objectivo a preparação de uma solução aquosa de
permanganato de potássio, e de outra a partir desta, bem como a determinação das
respectivas concentrações.
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2. TEORIA E MÉTODO
SOLUÇÕES
A maioria dos materiais que nos rodeiam são misturas de substâncias dispersas
umas nas outras.
A substância que existe em maior quantidade na mistura é designada por
dispersante e a que existem em menor quantidade tem o nome de disperso.
As dispersões classificam-se consoante o tamanho médio das partículas que
constituem a fase dispersa:
- soluções verdadeiras – quando o tamanho médio das partículas é
inferior a 1 nm.
- soluções coloidais – quando o tamanho médio das partículas está
entre 1 nm e 100 nm.
- suspensões – quando o tamanho médio das partículas é superior a
100 nm.
SOLUÇÕES VERDADEIRAS
Entende-se por uma solução verdadeira, ou simplesmente solução, a
mistura homogénea de duas ou mais substâncias.
Consoante se apresentam em cada um dos três estados físicos, as soluções
designam-se por:
- sólidas – por exemplo, as ligas metálicas (ouro comercial, aço, bronze).
- líquidas – por exemplo, cloreto de sódio em água e iodo em tetracloreto de
carbono.
- gasosas – como, por exemplo, o ar.
Do ponto de vista químico, as que têm mais importância são as que se
apresentam no estado líquido. Estas resultam da mistura de dois líquidos, de um
líquido com um sólido ou de um gás com um líquido.
Dá-se o nome de soluto à fase dispersa e de solvente à fase dispersante.
Soluções aquosas são as soluções líquidas em que o solvente é a água.
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As soluções são caracterizadas principalmente pela sua composição, que
determina a natureza dos componentes (composição qualitativa) e a sua proporção
relativa (composição quantitativa).
COMPOSIÇÃO QUANTITATIVA DE UMA SOLUÇÃO
Concentração, cB ou [B], é a razão entre a quantidade de soluto nB e o
volume de solução V.
cB =
nB
V
[B ] = nB
ou
V
Concentração em massa, cmássica B, é a razão entre a massa de soluto mB e o
volume de solução V.
c mássica
B
=
mB
V
Percentagem massa por volume, % (m/V), é a razão entre a massa de
soluto mB, em g, e o volume de solução V, em mL, expressa em percentagem.
%(m / V) =
mB
x100
V
SOLUÇÕES COLOIDAIS
Entende-se por solução coloidal, ou simplesmente colóide, a mistura de
duas ou mais substâncias que apresenta um aspecto homogéneo, mas na qual,
quando observada por um ultramicroscópio, é possível distinguir as partículas que
constituem a fase dispersa.
Pode considerar-se a solução coloidal como um estado intermédio entre a
solução verdadeira (homogénea) e a suspensão (heterogénea).
Os colóides têm a propriedade de ficar retidos numa membrana semipermeável,
de porosidade adequada (celofane, bexiga animal), quando introduzida numa
solução.
Este processo designa-se por diálise.
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PROPRIEDADES DOS COLÓIDES
Efeito Tyndall
O efeito Tyndall consiste na difusão da luz visível pelas partículas coloidais.
Assim, ao fazer incidir uma luz lateral forte numa solução coloidal, consegue-se
observar as partículas dispersas na mistura.
Este efeito é mais acentuado nos colóides liófobos.
Este fenómeno tem paralelo com o facto de um feixe luminoso, ao atravessar
uma sala escura, se tornar visível por encontrar as partículas em suspensão no ar.
SUSPENSÕES
Dá-se o nome de suspensão a uma mistura heterogénea de partículas sólidas
num líquido. Consegue-se, por isso, observar as partículas do disperso à vista
desarmada.
São exemplos o enxofre em água ou a farinha em água.
A sedimentação das partículas é um fenómeno que ocorre naturalmente e que
pode ser tornado mais rápido ao sujeitar a mistura a uma centrifugação.
PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES
A preparação de soluções requer alguns cuidados. Estes estão directamente
relacionados com a solubilidade limitada da maioria das substâncias, a mudança de
volume da mistura e a alteração da temperatura da mistura.
É conveniente, sempre que se preparam soluções desconhecidas, consultar
tabelas com dados de solubilidade. Evita-se assim o inconveniente de obter
“soluções” turvas ou com duas fases, devido à adição não adequada da quantidade
de soluto.
Durante a adição de soluto ao solvente, pode ocorrer variação do volume final
da mistura; por exemplo, se adicionarmos 100 mL de água a 50 mL de etanol, o
volume final não será 150 mL. A fim de evitar a preparação de soluções cuja
concentração pode não ser a desejada, deve evitar-se medir separadamente o
volume de soluto e de solvente, misturando-os em seguida.
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O procedimento a seguir consiste em medir a quantidade de soluto,
adicionando este a uma porção de solvente, dentro de um balão volumétrico.
Procede-se em seguida à mistura dos dois materiais, completando por fim o volume
do balão com o solvente.
Quando se forma uma solução, o processo é frequentemente acompanhado de
libertação de calor. Em alguns casos, como o ácido sulfúrico e o hidróxido de sódio, a
libertação de calor pode ser suficiente para quebrar o recipiente. Nestas situações
são necessárias precauções especiais que compreendem a adição vagarosa e
parcelar do soluto ao solvente com agitação cuidada e constante.
Material utilizado neste trabalho:
BALÃO VOLUMÉTRICO
É um recipiente de vidro que se utiliza para
preparar
soluções
de
composição
quantitativa
conhecida ou para a diluição de soluções a volumes
previamente determinados.
Os balões volumétricos têm a indicação da
respectiva
capacidade
para
uma
determinada
temperatura, normalmente 20 ºC, pelo que nunca
podem ser aquecidos ou usados com líquidos quentes.
A preparação de soluções a partir de sólidos
requer cuidados especiais. A dissolução do sólido pode
ser exotérmica ou, pelo contrário, ser facilitada por
aquecimento, devendo, pela razões apontadas, ser realizada num copo de
precipitação por adição de um volume de solvente inferior à capacidade do balão
(cerca de metade).
Só depois de a solução ser arrefecida até à temperatura ambiente é que deve
ser transferida para o balão usando uma vareta e um funil.
O copo de precipitação e o funil devem ser lavados com porções de solvente
que serão transferidas para o balão.
Em seguida, e com o balão rolhado, inverte-se várias vezes para homogeneizar.
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Adiciona-se mais solvente até próximo da marca, agita-se de novo e, por adição
de solvente gota a gota, completa-se o volume levando a solução até ao traço de
referência.
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3. MATERIAL
1 - Preparação de uma solução aquosa de permanganato de potássio
- balão volumétrico de 500 ml
- copo de precipitação
- espátula
- funil
- rótulo
- vareta de vidro
- balança
- esguicho
2 – Preparação de uma solução de permanganato de potássio a partir de outra
de composição conhecida
- balão volumétrico de 100 ml
- copo de precipitação
- funil
- pipeta de 10 ml
- pompete
- vareta de vidro
- esguicho
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4. PRODUTOS
1 - Preparação de uma solução aquosa de permanganato de potássio
- água destilada
- permanganato de potássio
2 – Preparação de uma solução de permanganato de potássio a partir de outra
de composição conhecida
- água destilada
- solução de permanganato de potássio preparada na experiência 1
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5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
1 - Preparação de uma solução aquosa de permanganato de potássio
• Mediu-se num copo de precipitação 0,79 g de permanganato de potássio;
• Dissolveu-se o sólido no copo de precipitação com um pouco de água
destilada;
• Transferiu-se a solução para o balão volumétrico de 500 ml;
• Lavou-se repetidas vezes o copo com água destilada, adicionando as águas
de lavagem ao conteúdo do balão;
• Rolhou-se o balão e inverteu-se várias vezes, agitando a solução para
promover a homogeneização;
• Adicionou-se água destilada directamente com o esguicho até completar o
volume;
• Rotulou-se o balão volumétrico.
2 – Preparação de uma solução de permanganato de potássio a partir de outra
de composição conhecida
• Transferiu-se um pouco da solução para um copo de precipitação;
• Mediu-se com a pipeta 10,0 ml de solução para o balão volumétrico;
• Adicionou-se água destilada, homogeneizou-se a solução e completou-se o
volume.
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6. DADOS EXPERIMENTAIS / OBSERVAÇÕES
1 - Preparação de uma solução aquosa de permanganato de potássio
- O permanganato de potássio é um sal roxo, quase negro. A sua solubilidade é
grande na água, pelo que não foi necessário aquecimento para o dissolver.
- Ao acrescentar o solvente, o sal dissolveu-se, ganhando a solução uma cor
arroxeada; à medida que se adicionava mais água, a solução foi se tornando cada
vez mais diluída.
- O líquido era fortemente corado e de menisco côncavo (devido à intensa
coloração da solução, não foi possível observar o menisco com nitidez).
Dados:
m = 0,79 g
V = 500 mL = 0,500 dm3
M (KMnO4) = 158 g mol-1
2 – Preparação de uma solução de permanganato de potássio a partir de outra
de composição conhecida
- À medida que se foi acrescentando água, a solução foi se tornando cada vez
mais clara e diluída.
- A solução com menos concentração (mais diluída) apresentava-se mais clara
que a solução com mais concentração (menos diluída).
Dados:
Vretirado do balão de 500 mL = 10,0 mL = 0,0100 dm3
Vbalão = 100 mL = 0,100 dm3
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7. EQUAÇÃO QUÍMICA
Dissolução do permanganato de potássio
KMnO4 (s) + H2O (l) Æ K+ (aq) + MnO4- (aq) + H2O (l)
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8. CÁLCULOS / RESULTADOS
1 - Preparação de uma solução aquosa de permanganato de potássio
Cálculo da concentração em massa
m = 0,79 g
V = 500 mL = 0,500 dm3
cmássica = ?
c mássica =
m
0,79
<=> c mássica =
<=> c mássica = 1,6g / dm 3
V
0,500
Cálculo da concentração
m = 0,79 g
V = 500 mL = 0,500 dm3
M (KMnO4) = 158 g mol
-1
0,79
m
n
c = <=> c = M <=> c = 158 <=> c = 0,010mol / dm3
V
0,500
V
c=?
2 – Preparação de uma solução de permanganato de potássio a partir de outra
de composição conhecida
Cálculo da concentração em massa
Vretirado do balão de 500 mL = 10,0 mL = 0,0100 dm3
cmássica = 1,6 g dm-3
m=?
c mássica =
m
<=> m = c mássica xV <=> m = 1,6 x 0,0100 <=> m = 0,016g
V
Vbalão = 100 mL = 0,100 dm3
m = 0,016 g
cmássica = ?
c mássica =
m
0,016
<=> c mássica =
<=> c mássica = 0,16g / dm 3
V
0,100
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Cálculo da concentração
m = 0,016 g
V = 100 mL = 0,100 dm3
M (KMnO4) = 158 g mol
c=?
-1
0,016
m
n
c = <=> c = M <=> c = 158 <=> c = 1,0 x10 − 3 mol / dm3
V
0,100
V
Cálculo da percentagem massa por volume
m = 0,016 g
V = 100 mL
% (m/V) = ?
%(m / V ) =
m
0,016
x100 <=> %(m / V ) =
x100 <=> %(m / V ) = 0,016%
100
V
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9. CRÍTICA
A preparação de ambas as soluções foi bem sucedida.
No decorrer da experiência não ocorreram erros que pudessem interferir com
os resultados.
Foi possível preparar a solução de permanganato de potássio segundo as
quantidades e procedimento previstos. A segunda solução, preparada a partir da
diluição de um determinado volume da primeira também correu segundo o que
estava previsto, havendo apenas o ligeiro inconveniente de não ter sido possível
rolhar o balão.
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10. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Esta experiência foi bem sucedida.
O permanganato de potássio é um sal com grande solubilidade em água, pelo
que não foi necessário aquecimento para facilitar a dissolução.
Obtiveram-se duas soluções de permanganato de potássio, a diferentes
concentrações, tendo-se obtido a segunda a partir da diluição de um determinado
volume da primeira.
Quanto menor a concentração da solução, mais clara e diluída esta se torna.
Concentração
Cor
Solução 1
Maior
Roxo escuro
Solução 2
Menor
Roxo claro
CONCENTRAÇÕES OBTIDAS
mol dm-3
g dm-3
% (m/V)
Solução 1
0,010
1,6
-
Solução 2
1,0 x 10-3
0,16
0,016 %
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11. BIBLIOGRAFIA
•
Pinto, Helena Castro, Carvalho, Maria de Jesus, Fialho, Maria Margarida;
Técnicas Laboratoriais de Química I; Texto Editora;
•
Diciopédia 2000; Porto Editora
20