“Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E EXATA CURSO DE FARMÁCIA PREPARO DE SOLUÇÕES JEQUIÉ – BAHIA DEZEMBRO 2011 1 “Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 Sumário 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Introdução ................................................................................. 03 objetivos ................................................................................... 04 Materiais e reagentes................................................................. 05 Procedimentos............................................................................ 06 Resultado e Discussões............................................................. 07 Conclusão ..................................................................................12 Referências Bibliográficas...........................................................13 Anexos........................................................................................14 2 “Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 Introdução A química em soluções é amplamente utilizada nas mais diversas áreas. Nesse sentido, o conhecimento sobre o preparo de soluções tem fundamental importância. Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. O mundo que nos rodeia é constituído por sistemas formados por mais de uma substância: as misturas. ¹ As misturas homogêneas dão-se o nome de soluções logo podemos dizer que soluções é toda mistura homogênea de duas ou mais substância, e é impossível separar o soluto do solvente por processos físicos. As soluções são constituídas por moléculas ou íons. Estas soluções podem ser classificadas de acordo com o estado da matéria, sólido, líquido ou gasoso, de acordo com a condução de corrente elétrica também de acordo com as quantidades proporcionais de soluto e solvente. Como já mencionado acima, as soluções se diferenciam inicialmente quanto a dois fatores de agregação e condutibilidade elétrica. Suas partículas dispersas devem possuir um diâmetro médio inferior a 1nm(=10−9 m). Mas elas também podem ser classificadas segundo a relação existente entre a quantidade de solvente como: Insaturadas, saturadas e supersaturadas. E ainda é comum, classificar as soluções em diluídas ou concentradas, considerando a proporção entre soluto e solvente. Classificando a partir da concentração, temos a solução diluída, que é quando se tem pouco soluto em relação ao solvente, e a solução concentrada, que é quando se tem muito soluto em relação ao solvente. Já sobre a saturação, pode-se afirmar que a solução é insaturada quando contém, a uma determinada temperatura, uma quantidade de soluto inferior ao coeficiente de solubilidade nessa temperatura; Saturada quando contém, a uma determinada temperatura, uma quantidade de soluto dissolvido exatamente igual ao coeficiente de solubilidade nessa temperatura; e supersaturada quando contém, a uma determinada temperatura, uma quantidade de soluto dissolvido superior ao coeficiente de solubilidade da substância nessa temperatura. Segundo Russel (1994), a distinção entre uma solução e uma substância pura no laboratório, é feita pela medida da temperatura nas respectivas mudanças de estado, pois uma substância pura ferve a temperatura constante, enquanto o ponto de ebulição de uma solução líquida aumenta gradualmente. ² 3 “Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 Objetivo Preparar diferentes tipos de soluções de uso comum em laboratórios, fazendo cálculos e analisando as concentrações de mol/L nas soluções aquosas. 4 “Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 4 Materiais e Reagentes 1. Balões volumétricos de 100 mL 2. Pipeta volumétrica de 10 mL 3. Balança Semi-Analítica 4. Béqueres 5. Piscete 6. Ácido Clorídrico P.A 7. Ácido nítrico P.A 8. Ácido sulfúrico P.A 9. Hidróxido de sódio P.A 10. Pêra 11. Água destilada Procedimento do experimento 01; 02; 03 Colocou-se os recipientes (HCL; HNO3 ; H2 SO4 ) na capela,transferindo pequenas quantidades para os béquer. Retirou-se certa quantidade dos ácidos do béquer com o auxílio da pêra de sucção anexada à pipeta graduada. Em seguida transferiu-se cuidadosamente essas quantidades para outro béquer que continha aproximadamente 50 mL de água destilada. Retirou-se as soluções da capela, levando-as para o balcão, onde transferiu-se os conteúdos do béquer para o balão volumétrico. Lavou-se o béquer para retirar o resíduo da solução,o qual foi acrescentado no balão.Com a pipeta graduada,foi-se completando com água destilada até a marca do menisco. Agitou-se cuidadosamente as soluções, até sua homogeneização. Transferiu-se as soluções para um recipiente de armazenagem, e a mesma foi devidamente rotulada. Procedimento do experimento 04 Pesou-se na balança analítica o NaOH dentro béquer o qual foi tarado anteriormente. Colou-se aproximadamente 50 mL de água destilada para dissolver o NaOH. Balançou-se o béquer,com o uso de um bastão de vidros cuidadosamente e continuadamente até sua total dissolução. Transferiu-se o conteúdo do béquer para o balão volumétrico de 100 mL Lavou-se o béquer para retirar os resíduos da solução,acrescendo-se à mistura do balão volumétrico,aproximando-se da marca do menisco. 5 Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 “Um novo jeito de se aprender química” Com o auxílio da pipeta graduada acrescentou-se água destilada até completar 100mL. Tampou-se o balão volumétrico com uma rolha plástica,agitando-se cuidadosamente para homogeneização da solução Transferiu-se a solução para um recipiente,onde se colocou a etiqueta com o respectivo nome da solução para armazenamento. Resultados e discussões Ao fazer a solução do ácido clorídrico, ácido nítrico e ácido sulfúrico foi feito primeiramente o cálculo para obter a quantidade de mL necessária na preparação da solução, veja abaixo: 1)Ácido Clorídrico (HC𝐥)(𝐥) (0,10mol 𝐋−𝟏 ) V = 500 ml ----> 0,5 L Densidade do HCL=1,19g/ml Massa Molar do HCl: H --> 1 x 1 = 1 Cl --> 35,5 x 1 = 35,5 MM=36,5 g/mol Aplicando a fórmula: m M= MM x V D=m/v 0,10=m/36,5 x 0,5 1,19= L m =1,8 g 𝟏,𝟖 𝐕 V =1,5 ml Esta solução não teve reação exotérmica, sendo uma solução incolor e inodora. 6 Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 “Um novo jeito de se aprender química” 2)Ácido Nítrico (HN𝐎𝟑 )(𝐥) (0,50mol 𝐋−𝟏 ) V = 500 ml ----> 0,5 L Densidade do HCL=1, 507g/ml Massa Molar do HCl: H --> 1 x 1 = 1 N --> 14 x 1 = 14 O--> 16 x 3 =48 MM=63 g/mol Aplicando a fórmula: m M= MM x V 1,507= L 15,75 𝐕 V =10,45 ml 0,50=m/63 x 0,5 m =15,75 g D=m/v Esta solução não teve reação exotérmica, sendo uma solução incolor e inodora. 3)Ácido Sulfúrico (𝐇𝟐 S𝐎𝟒 )𝐥 (2,5 %) V = 500 ml ----> 0,5 L Densidade do HCL=1,84g/ml Massa Molar do HCl: H --> 1 x 2 = 2 7 “Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 S --> 32 x 1 = 32 O--> 16 x 4 =64 MM=98 g/mol Aplicando a fórmula: 2,50 g -------100ml D=m/v X -------500ml 1,84= X=12,5 12,5 𝐕 V=6,79 mL O acido sulfúrico (H2So4) dissolvido libera calor, um processo exotérmico. Ao fim do prepara destas soluções, a etapa que mais demandou atenção foi a dos caçulos prévios. Ao calcular os volumes a ser medido, encontra-se um valor que não pode ser utilizado a princípio, pois se refere à substância impura. Após fazer caçulos que mostram a quantidade de água na solução e o real valor da mesma que precisa ser utilizado na experiência, pôde-se então realizar a experiência com as concentrações necessárias para a obtenção da nova solução corretamente. A utilização da capela nesta experiência mostra o quão perigoso é o trato com ácido, e a necessidade de ser bastante cuidado ao trabalhar com eles. 4) Hidróxido de sódio ( 𝐍𝐚𝐎𝐇)𝑺 (0,20mol 𝐋−𝟏 ) O primeiro passa para o preparo desta solução é o cálculo para obter a quantidade de massa necessária na preparação da solução, veja abaixo: Aplicando a fórmula: m M= MM x V L 0,20=m/40 x 0,5 m=4g 8 “Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 No preparo desta solução, a pesagem do NaOH teve que ser feita com precisão e certa rapidez,pois por ser uma substância higroscópica,a mesma absorve umidade e se dissolver rapidamente.E notou-se que ao adicionar o NaOH na água destilada,imediatamente o estado sólido da estrutura começa a desintegrar-se,e pouco a pouco,moléculas do solvente atacam a superfície do retículo cristalino,removendo partículas do soluto,rodeando-as e finalmente dispersando-as. Foi observado que durante a dissolução do NaOH,ocorreu o desprendimento de calor,ou seja,uma reação exotérmica.Nesse caso,a energia dos reagentes serão maiores do que a energia do produto,sendo que as substâncias no estado sólido provocam variações de entalpia maiores do que no estado líquido.Ao completar a dissolução do NaOH,a temperatura normalizou-se,sendo a solução incolor e inodora. Conclusão O objetivo foi alcançado satisfatoriamente nos experimentos de solução de HCL, HNO3 , H2 SO4 e NaOH sendo que a precisão dos caçulos,bem como a utilização correta das vidrarias e equipamentos manuseados é relevante ao ponto de vista de segurança dos resultados,além de necessitar uma maior atenção na produção das soluções,principalmente de HCl que é um ácido corrosivo e tóxico.Também foi possível analisar reações exotérmicas na solução de H2 S O4 e NaOH e compreender melhor a teoria da energia de ionização. 9 “Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 Referências Bibliográficas ¹BROWN, Theodore L.et al.Química: a ciência central. 9. ed.São Paulo:Pearson Prentice Hali,2007. ²RUSSEL, John B. Química Geral. 2. ed. São Paulo:Makron Books, 1994. 10 “Um novo jeito de se aprender química” Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 Anexos Questionários 1-Qual é o estado de agregação do HCl puro ? E do NaOH: Por que o HCl concentrado tem concentração aproximadamente 12 mols/litro ? O HCl encontra-se no estado gasoso.Já o NaOH encontra-se no estado sólido,pois é formado por ligações iônicas muito fortes,então a distância entre as partículas é muito pequena.O HCl apresenta concentração de 12mols/L,pois é formado por ligações covalentes muito fracas,sendo,então,a distância entre as partículas muito grande,por isso que para obter esse ácido concentrado é necessário uma grande proporção do mesmo. 2-Como se prepara uma solução 2,5 mols/litro de ácido sulfúrico a partir de ácido sulfúrico concentrado (d= 1,84 g/mL e 97 em massa)? m 25,5 M= MM x V 1,84= 2,5=m/98 x 0,1 V=13,72mL L V m=24,5g 97g de H2 SO4 ____________100g 24,5g de H2 SO4 _____________X X=25,25g 3-Como se prepara uma solução 0,40 mols/litro de Ca(𝐎𝐇)𝟐? Primeiramente, fazem-se os caçulos para obter a quantidade de matéria: Massa Molar do Ca(OH)2:74,0 Volume=100mL m M= MM x V L 0,40=m/74 x 0,1 M = 2,96 g 11 Helan Carlos e Lenine Mafra- Farmácia- 2014.2 “Um novo jeito de se aprender química” Logo após,adiciona-se 2,96g de hidróxido de cálcio para o béquer,transfere-se para o balão volumétrico ao qual em seguida,deve-se completar a medida com água destilada até 100mL. 4-Descreva, de uma maneira geral,o preparo de uma solução de ácido nítrico 2,00 mols/litro,explicando os cuidados que devem ser tomados. Primeiramente calcula-se a massa necessária para preparar uma solução 2,0 mol/L de ácido nítrico.Em seguida,relacionando coma densidade e a massa encontrada,acha-se o volume necessário para preparar a solução.Tomando sempre os cuidados ao diluir um ácido forte como o ácido nítrico,adicionandose primeiramente a água,usando locais ventilados,preferencialmente em uma capela,fechar bem o recipiente para não ser inspirado,pois é tóxico e corrosivo. CÁLCULO DA SOLUÇÃO NÃO PREPARADA Hidróxido de sódio ( NaOH)𝑆 (0,5%) V = 500 ml ----> 0,5 L Massa Molar do HCl: H --> 1 x 1 = 1 Na --> 23 x 1 = 23 O--> 16 x 1 =16 MM=40 g/mol Aplicando a fórmula: 0,5 g -------100ml X -------500ml X=2,5g 12