FACULDADE PITÁGORAS DE POÇOS DE CALDAS – Curso de Farmácia Disciplina: Princípios Físicos e Químicos Aplicados à Farmácia Professor: Melchior Antonio Momesso Prática 2 – PREPARO DE SOLUÇÕES A PARTIR DE REAGENTES SÓLIDOS E LÍQUIDOS 1. Princípios Básicos Uma solução no sentido amplo é uma dispersão homogênea de duas ou mais substâncias moleculares ou iônicas. Nas soluções, as partículas do soluto não se separam do solvente sob a ação de ultracentrífugas, não são retidas por ultrafiltros e não são vistas através de microscópios potentes. Portanto, numa solução, o soluto e o solvente constituem uma única fase e toda a mistura homogênea (aquela cujo aspecto é uniforme ponto a ponto) constitui uma solução. A concentração de uma solução é a relação entre a quantidade do soluto e a quantidade do solvente ou da solução. Uma vez que as quantidades de solvente e soluto podem ser dadas em massa, volume ou quantidade de matéria há diversas formas de se expressar a concentração de soluções. As relações mais utilizadas são: Concentração em gramas por litro ( Concentração comum) Esse termo é utilizado para indicar a relação entre a massa do soluto (m), expressa em gramas, e o volume (V), da solução, em litros: C(g/L)= m(g) / V(L) Concentração em quantidade de matéria ou (Molaridade) É a relação entre a quantidade de matéria do soluto (nsoluto) e o volume da solução (V), expresso em litros: C(mol/L)= nsoluto / Vsolução(L) No passado, esta unidade de concentração era denominada molaridade ou concentração molar. Atualmente, por recomendação da International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), o emprego desses termos vem sendo evitado. Molalidade Esta relação é utilizada sempre que se pretende expressar concentrações independentes da temperatura, pois é expressa em função da massa (e não do volume) do solvente. A molalidade de uma solução (não confundir com molaridade) é calculada como o quociente entre a quantidade de matéria do soluto (nsoluto, em mol) e massa total do solvente (em Kg): Molalidade = nsoluto / msolvente(Kg) Fração em mol Muito utilizada em cálculos físico-químicos, a fração em mol (X) de um componente A em solução (“fração molar”), é a razão da quantidade de matéria do componente (ncomponente) pela quantidade de matéria total de todas as substâncias presentes na solução (ntotal). Se os componentes da solução forem denominados A, B, C, etc, pode-se escrever: Note-se que: XA+ XB+ XC+.... = 1 XA = nA / (nA+ nB+ nC+....) PPM e PPB Geralmente concentrações de soluções muito diluídas são expressas em partes por milhão (ppm), definida como: ppm do componente = massa do componente da solução x 106 massa total da solução Para soluções que sejam ainda mais diluídas, usa-se partes por bilhão (ppb). Uma concentração de 1 ppb representa 1 g de soluto por bilhão (109) de gramas de solução, ou seja: ppb do componente = massa do componente da solução x 109 massa total da solução Composição Percentual (Título) Um método bastante usual de expressão da concentração baseia-se na composição percentual da solução. Esta unidade de concentração relaciona a massa (m) ou o volume (V) do soluto com a massa ou o volume do solvente ou solução, conduzindo a notações tais como: 10% (m/m); 10% (m/V) ou 10% (V/V). A relação m/m corresponde à base percentual mais usada na expressão da concentração de soluções aquosas concentradas de ácidos inorgânicos (como o ácido clorídrico, ácido sulfúrico e o ácido nítrico). Exemplo: 100 g de solução concentrada de HCl a 36% (m/m) contêm 36 g de cloreto de hidrogênio e 64 g de água. Normalmente, as informações fornecidas nos rótulos dos reagentes líquidos são: densidade (d); P.M. (peso molecular ou massa molar) e; teor (%). O teor de um componente em uma solução (título) corresponde à razão entre a massa do soluto e a massa da solução, geralmente é expressa em percentual em massa (% m/m ou % p/p). A porcentagem em massa pode ser convertida em concentração em quantidade de matéria conforme mostrado no exemplo a seguir: Exemplo: Encontrar a concentração em quantidade de matéria de uma frasco de 1L de ácido clorídrico comercial com 37% m/m de teor de HCl: (dados dHCl= 1,19 g/mL; M.M. HCl = 36,46 g/mol): - Para encontrar o número de mols por litro de solução, temos: 1 mL de solução ------ 1,19 g de HCl 1000 mL de solução ------ x g de HCl x = 1190 g de HCl em 1 L de solução - Esta massa corresponde a 100% de HCl na solução, portanto em 37% temos: 1190 g ----- 100% y g ----- 37% y = 440,3 g de HCl em 1L de solução - A concentração em quantidade de matéria para 1 L de solução será: C = 440,3 g/L__ 36,46 g/mol C = 12,07 mol/L 2. Materiais Necessários - Balança analítica - 1 balão volumétrico de 50 mL - Papel de pesagem - 1 pipeta volumétrica de 10 mL - Espátula - 1 pipeta graduada de 25 mL - NaCl sólido - Ácido acético - Bastão de vidro - 2 balões volumétricos de 200 mL - 3 béqueres de 100 mL - Pisseta com água - 1 balão volumétrico de 250 mL - 1 funil médio - 2 pipetas de 2 mL 3. Procedimento Experimental Procedimento A: Solução estoque de NaCl A1. Recortar um pedaço de papel em formato retangular, de modo que o mesmo caiba em uma balança, tocando apenas no prato da mesma. A2. Dobra o papel ao meio e tornar a esticar. Colocar o papel na balança e zerar (tarar) a mesma. A3. Utilizando uma espátula, medir 7,3063 g de NaCl(s). Transferir para um béquer de aproximadamente 100 mL, tomando cuidando para não perder nenhum sólido. A4. Adicionar cerca de 20 mL de água e dissolver o sal. Se necessário, utilizar um bastão de vidro. A5. Transferir para um balão volumétrico de 250 mL, utilizando, se preferir, um bastão ou um funil de vidro. Lavar o béquer e o bastão de vidro com aproximadamente 20 mL de água, dirigindo o jato para as paredes verticais do béquer, de forma a aproveitar ao máximo a solução anterior. Transferir para o balão. Após todo o sal ser transferido (pela observação visual), repetir a lavagem de toda a vidraria (bastão, béquer e funil) por mais 3 vezes. A6. No balão, completar o volume até o traço de aferição, de tal forma que o traço de marcação “toque” na parte inferior do menisco, como na ilustração abaixo. Tapar e homogeneizar. Deixar em repouso e aguardar 10 segundos. Conferir se o volume está correto. Completar, se necessário, e repetir a homogeneização. A7. Calcular a concentração molar de NaCl nessa solução (M = m / MM.V(L)). A8. Calcule a concentração comum (C = m / V(L)) e a porcentagem (m/v) de NaCl nessa solução. Procedimento B: Soluções diluídas de NaCl B1. Pipetar 10 mL da solução anterior e transferir para um balão volumétrico de 50 mL. Adicionar água até o traço de marcação. Tapar e homogeneizar. Aguardar 10 segundos e conferir a marcação do volume. Se necessário adicionar mais água e repetir a homogeneização até que o volume esteja correto. B2. Calcular a concentração molar da solução diluída utilizando a concentração obtida no item A7. B3. Calcular a concentração comum da solução diluída, utilizando a concentração comum obtida no item A8. Procedimento C: Cálculos com água de hidratação C1. Calcule a massa que é necessária ser pesada para preparar 50 mL de CuSO4 0,1 M. C2. Refaça o calculo anterior, considerando que o sal disponível no almoxarifado contenha 5 águas de hidratação (CuSO4.5H2O) e prepare esta solução. Procedimento D: Preparo de uma solução de hidróxido de sódio D1. Calcule a massa necessária para preparar 50 mL de solução de NaOH 0,2 mol.L-1 a partir do reagente sólido considerando o teor (pureza) indicado no frasco. D2. Prepare a solução de NaOH seguindo a mesma rotina de preparação utilizada no procedimento A. Procedimento E: Preparo de uma solução de ácido acético IMPORTANTE: - Verificar no rótulo e na ficha técnica do produto as medidas de emergência em caso de acidente; as substâncias ácidas são corrosivas!!! - Manipular - somente na capela de exaustão, pois estes ácidos liberam vapores tóxicos; Nunca adicionar água diretamente ao ácido concentrado (reação exotérmica!!!); por isso, adicionar primeiro (lentamente e sob agitação) o ácido concentrado em água; E1. Efetuar os cálculos necessários para preparar 200 mL de solução de ácido acético 0,1 mol.L -1 a partir da solução estoque; E2. Transferir para o balão volumétrico um pouco de água destilada ( 20 mL); E3. Transferir para o béquer uma quantidade suficiente da solução estoque de ácido acético e pipetar o volume necessário; E4. Limpar a ponta da pipeta com um pedaço de papel antes de acertar o menisco; E5. Transferir o volume pipetado para o balão volumétrico. Completar o volume do balão com água destilada, homogeneizando periodicamente a solução; E6. Aferir o menisco e homogeneizar por inversão do balão. E7. Rotular a solução preparada 4. Referências bibliográficas BRADY,J.; HUMISTON, G. E. Química Geral, 2 ed. Rio de janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1986. p. 187-188, 347-351. BROWN, T.L. et al. Química, a ciência central. p. 458-459. 9ª edição. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.