Universidade Estadual de Goiás
UnUCET - Anápolis
Química Industrial
Química Experimental II
Preparação e padronização
de uma solução 0,10 mol/L
de hidróxido de sódio
Alunos: Bruno Ramos;
Wendel Thiago;
Thales Inácio P. de Deus.
Professora: Renata Leal
Anápolis,
2003.
1. Introdução
Solução é uma dispersão particular homogênea de duas ou mais
substâncias, ou seja, um estado em que as substâncias estão subdivididas
de modo que suas partículas estejam em dimensões moleculares, atômicas
ou iônicas, dependendo da natureza das substâncias. O preparo de uma
solução envolve o uso de uma substância no estado sólido, conhecida como
padrão primário, que deve ser solúvel no mesmo solvente da solução
problema e reagir com esta. Esse padrão primário é utilizado para a
verificação da concentração molar da solução problema, ou seja, da que
está sendo preparada. A esse processo de verificação da concentração real
dá-se o nome de padronização.
2. Objetivos
Preparar e padronizar uma solução de hidróxido de sódio a 0,10
mol/L.
3. Metodologia
Utilizou-se, nesse experimento, os seguintes materiais:
-
Hidróxido de sódio (NaOH) P.A.;
-
Pipetas de capacidades volumétricas de 20 mL, 10 mL, 5 mL e 1 mL;
-
3 erlenmeyers de capacidades volumétricas de 250 mL e um de 50
mL;
-
Agitador magnético;
-
Balança analítica com precisão de 3 dígitos;
-
1 bureta de capacidade volumétrica de 50 mL;
-
Biftalato de potássio (HOCOC6H4COOK) P.A.;
-
Solução indicadora de fenolftaleína;
-
Balão volumétrico de capacidade de 250 mL;
Inicialmente foram feitos os cálculos para se saber a massa do
hidróxido de sódio (P.A. da marca Synth) necessária para o preparo de 250
mL da solução problema. Em seguida, preparou-se a solução, efetuando a
transferência da massa calculada (1,031 g) e cuidadosamente pesada em
uma balança analítica (3 casas de precisão, da marca Marte), dentro de um
erlenmeyer (capacidade de 50,0 mL, da marca Vidrolabor), para o balão
volumétrico (capacidade de 250,0 mL, da marca Vidrolabor) parcialmente
preenchido por água. Após a transferência do hidróxido, foi adicionado o
restante de água, de modo a completar o volume do balão. Posteriormente,
foi feita a equação da reação ocorrente entre a solução problema e a
padrão, de modo a calcular a massa do padrão (biftalato de potássio, P.A.,
da marca ACS) necessária para reagir completamente com uma alíquota de
20 mL da solução problema. Feito isso, foi pesada a massa calculada do
padrão (0,408 g) na balança analítica e efetuada a preparação de 3
amostras, contendo 0,408 g de biftalato de potássio cada uma, de solução
padrão. Depois disso, foi feita análise titrimétrica de 3 alíquotas de 20 mL da
solução problema contra as 3 amostras do padrão, para confirmação da
concentração da solução de NaOH. Então, após isso, foi calculada a média
do volume da solução gasto na análise e, a partir desta, o fator de correção
para determinação da concentração real.
4. Resultados e discussão
Com base nos procedimentos citados no item 2, foram realizados os
cálculos exibidos a seguir.
4.1 Cálculo da quantidade de mols de hidróxido de sódio necessária
para o preparo de 250 mL de uma solução a 0,1 mol/L do mesmo:
0,1 mol de NaOH ------------------ 1L de solução a 0,1 mol/L
x mol de NaOH ------------------ 0,250L de solução a 0,1 mol/L
x = 0,025 mol de NaOH
4.2 Cálculo de quantos gramas serão necessários para o preparo da
solução, a partir no número de mols encontrados no sub-item 4.1:
1 mol de NaOH ---------------- 40,0 g de NaOH puro
0,025 mol de NaOH ---------------- m g de NaOH puro
m = 1,0 g de NaOH puro
4.3 Cálculo da quantidade em massa de NaOH contida no recipiente
necessária para o preparo da solução, a partir dos cálculos mostrados
no sub-item 4.2, considerando o grau de pureza da base, fornecido
pelo fabricante (97,0%):
100 g de NaOH no recipiente ---------------------- 97 g de NaOH puro
r g de NaOH no recipiente ---------------------- 1,0 g de NaOH puro
r = 1,031 g de NaOH no recipiente
4.4
Equação da reação ocorrente entre o hidróxido de sódio e o
biftalato de potássio:
NaOH(aq) + HOOCC6H4COOK(aq) → NaOOCC6H4COOK(aq) + H2O(liq)
4.5 Cálculo do número de mols do biftalato de potássio necessário
para reagir com uma alíquota de 20 mL do hidróxido:
1L da solução de NaOH preparada ----------------- 0,1 mol de NaOH
0,02L da solução de NaOH preparada ----------------- n mol de NaOH
n = 2 x 10-3 mol de NaOH
Considerando a proporção estequiométrica de 1:1 dos reagentes na reação,
tem-se que:
n2 = 2 x 10-3 mol de biftalato de potássio
4.6 Cálculo da massa de biftalato de potássio correspondente a 2 x 10-3
mol do mesmo, a partir de seu peso molecular fornecido pelo
fabricante (204,22 g/mol):
1 mol do sal ----------------- 204,22 g do sal puro
2 x 10-3 mol do sal ----------------- m g do sal puro
m = 0,408 g de biftalato de potássio puro
Considerando que o grau de pureza fornecido pelo fabricante é 100,0%,
têm-se que 0,408 g do sal contido no recipiente equivale a 0,408 g do
reagente puro. Esta é a massa necessária para reagir com uma alíquota de
20 mL de hidróxido de sódio, de acordo com os cálculos realizados e
demonstrados ao longo do item 4.
4.7
Dados coletados a partir da análise titrimétrica da solução
problema de hidróxido de sódio:
Foram preparadas 3 soluções de biftalato de potássio, contendo
0,408 g diluídas em aproximadamente 100 mL de água destilada cada uma.
A essas soluções foram adicionadas 2 gotas do indicador fenolftaleína.
Cada uma dessas soluções foi submetida a análise titrimétrica com
alíquotas de 20 mL da solução de hidróxido de sódio. Seguem-se os
resultados obtidos nas 3 análises.
4.7.1 - Primeira alíquota: vi = 39,7 mL; vf = 20,0 mL .·. vg1 = 19,7 mL
4.7.2 - Segunda alíquota: vi = 39,2 mL; vf = 19,3 mL .·. vg2 = 19,9 mL
4.7.3 - Terceira alíquota: vi = 42,4 mL; vf = 23,0 mL .·. vg3 = 19,4 mL
(vi = volume inicial da solução de NaOH contida na bureta; vf = volume final,
após a análise, da solução de NaOH contida na bureta; vg = volume da
solução de NaOH gasto na análise titrimétrica)
4.8 Cálculo do fator de correção e da concentração real da solução
problema:
Fc = (Volume teórico)
(Volume gasto)
Volume teórico = Volume da solução problema que seria gasto para
reação completa com o padrão, de acordo com cálculos matemáticos; nesse
caso, os cálculos indicam que seriam necessários 20 mL da solução
problema para reagir totalmente com a massa de 0,408 g do padrão. Assim
sendo, o volume teórico é 20 mL;
Volume gasto = média dos volumes da solução problema gastos nas
análises titrimétricas das alíquotas; ou seja:
Vg = (19,7 mL + 19,9 mL + 19,4 mL) / 3
Vg = 19,67 mL
Assim sendo:
Fc = 20 mL / 19,67 mL
Fc = 1,02
A concentração real da solução é dada pela seguinte fórmula:
[ ]real = [ ]teórica x Fc;
Portanto:
[ ]real = 0,10 mol/L x 1,02
[ ]real = 0,102 mol/L
4.9 Conclusão
Baseado nos cálculos e nas análises titrimétricas de 3 alíquotas da
solução problema, chegou-se à conclusão de que a solução problema
preparada encontrou-se com concentração acima da teórica, estando –
portanto – mais forte do que o desejado.
5. Questões de verificação
5.1 Escreva as equações envolvidas no processo. R:
NaOH(s) + H2O → NaOH(aq)
HOOCC6H4COOK(s) + H2O → HOOCC6H4COOK(aq)
NaOH(aq) + HOOCC6H4COOK(aq) → NaOOCC6H4COOK(aq)
5.2 Demonstre os cálculos utilizados para o desenvolvimento da aula.
(vide item 4)
5.3 Calcule o erro percentual entre a concentração da solução teórica e
a da solução obtida. R:
100% de erro --------------------- 0,1 mol/L a mais
x% de erro ------------------------ 0,002 mol/L a mais
x = 2%
5.4 Por que a solução de hidróxido necessita ser padronizada? R: O
hidróxido de sódio, apesar de sólido, não pode servir de padrão primário
pois sempre contém uma quantidade indeterminada de água e
carbonato de sódio absorvida no sólido; portanto não é possível de se
preparar uma solução com concentração exata, fazendo-se necessária a
padronização para confirmar sua concentração real.
5.5 Qual a função da fenolftaleína? Ela poderia ser substituída por
outro indicador? R: Indicar quando a reação do hidróxido de sódio com
o biftalato de potássio foi completada (no caso dessa experiência). Ela
poderia ser substituída por, por exemplo, azul-de-bromotimol ou algum
outro indicador que reagisse com o hidróxido de sódio e alterasse a
coloração da solução quando isso se desse.
5.6 Por que adicionamos 25 mL de água destilada ao erlenmeyer antes
da titulação? R: Porque, com mais água, a reação é facilitada.
5.7 Esses 25 mL precisam ser medidos com exatidão? Por quê? R:
Não. Pois essa água a mais serve apenas para facilitar a reação.
6. Bibliografia
LEAL, R. Apostila de química experimental I. Goiás: Universidade Estadual
de Goiás, 2003.