Relatório - Soluções II

Relatório - Soluções II

Centro Federal de Educação Tecnológica de Química – URJ

Preparo de Solução

0,10 mol/l de um Ácido

Solução Supersaturada

Disciplina: Físico-Química Profª.: Carla

Componentes: Carlos Henrique da Rosa Mendes

Gabrielle Sandes Soares

Rafaela Tannuri Campos Cavalcanti

Victor Emmanuel Pires Pereira Mota Campos

Grupo 6 Turma: BM131

Introdução

As soluções podem ser classificadas de diversas maneiras, uma delas é quanto à saturação: insaturada, saturada ou supersaturada.

Para entendermos os conceitos acima, temos que entender o que é solubilidade de um soluto em solvente: é a quantidade máxima de soluto que consegue ser dissolvida em uma determinada quantidade de solvente geralmente, padronizada com 100g de solvente.

A solubilidade depende das interações entre soluto e solvente (duas substâncias com forças intermoleculares aproximadamente do mesmo tipo e intensidade são, provavelmente, muito solúveis umas nas outras), da temperatura (um aumento de temperatura sempre favorece um processo endotérmico; inversamente, se o processo de solubilização é exotérmico, um aumento de temperatura diminui a solubilidade) e da pressão (nas soluções gasosas).

Solução saturada – é aquela que apresenta a quantidade máxima de soluto dissolvido em uma determinada quantidade de solvente a uma temperatura constante, isto é, aquela que atingiu o ponto de saturação.

Solução insaturada – é aquela onde a quantidade de soluto é menor que na solução saturada, ou seja, não atingiu o ponto de saturação (ainda tem capacidade de dissolver de dissolver soluto).

Solução supersaturada – é aquela que contém mais soluto dissolvido do que o necessário à saturação. Pode ser obtida quando solvente e soluto estão a uma temperatura em que seu Coeficiente de Solubilidade* é maior e depois a solução é resfriada ou aquecida, de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade. Quando isso é feito de modo cuidadoso, o soluto permanece dissolvido, mas a solução se torna extremamente instável. Qualquer vibração ou adição de cristais (gérmens de cristalização) fazem precipitar (induzem) a quantidade de soluto em excesso dissolvida.

Proporções relativas a soluto/solvente: essas podem ser concentradas ou diluídas, que apresentam proporcionalmente menos soluto dissolvido que uma outra concentrada.

*Coeficiente de Solubilidade: é definido como a máxima quantidade de soluto que é possível dissolver em uma quantidade fixa de solvente a uma determinada temperatura.

Objetivo

Diferenciar o comportamento de diferentes sais frente ao preparo de soluções saturadas e supersaturadas, observando seu comportamento quando submetidas a determinadas perturbações.

Preparar uma solução de um ácido (H2SO4), verificando sua concentração através de reação de neutralização.

Materiais e Reagentes

  • Bastão de vidro

  • 4 Tubos de ensaio

  • Estante para tubos

  • Cilindro Graduado 100 mL

  • Pipetas 1,5 e 10 mL

  • Bécher 50 mL

  • Ácido Sulfúrico P.A

  • Azul de Bromotimol

  • Hidróxido de Sódio

  • Brometo de Potássio

  • Acetato de Sódio tri-hidratado

  • Termômetro de 0ºC a 100ºC

  • Espátula

  • Bico de Bunsen, tripé e Tela de amianto

Procedimento

Preparo de Solução 0,1 mol/L de H2SO4

  1. Colocamos cerca de 40 mL de água destilada em uma proveta de 100 mL. Adicionamos 0,54 mL de H2SO4 (volume definido de acordo com cálculos feitos previamente (de acordo com os números fornecidos; cálculos na parte de resultados e discussões) e conferidos pela professora). Homogeneizamos com o bastão de vidro e completamos o volume com água até 100 mL, homogeneizando novamente e a cada adição.

b) Com a ajuda de uma pipeta, colocamos 3 mL da solução de H2SO4 preparada em 3 tubos de ensaio diferentes, numerando-os de 1 a 3.

  1. Adicionamos, em cada tubo, uma gota de Azul de Bromotimol.

  1. Nos tubos 1, 2 e 3 (com H2SO4) adicionamos, respectivamente, 5, 6 e 7 mL de NaOH 0,10 mol/L e homogeneizamos com o bastão de vidro.

  1. Chamamos de Vap1 o volume do tubo que provocou a mudança de cor que, no caso, foi 7 mL.

  1. Colocamos 3 mL da solução de ácido e 1 gota do indicador azul de Bromotimol no tubo e adicionamos Vap1 – 1 mL (que era o tubo número 2, que já tinha 6 mL) de solução de NaOH. Homogeneizamos com o bastão de vidro. Adicionamos gota a gota até a primeira mudança de cor, que indica a neutralização, e anotamos o número de gotas utilizado.

Para determinar o volume de cada gota, gotejamos em uma proveta 1mL de solução NaOH e contamos o número de gotas (até chegar a 1 mL). Através de uma regra de 3 simples, obtivemos o volume de cada gota (cálculos na parte de resultados e discussões) e determinamos o volume final do gotejamento, que chamamos de Vap2.

  1. O volume obtido através do gotejamento (Vap2) somado ao volume pipetado (Vap1-1), foram utilizados para calcular a concentração da solução ácida preparada, através de cálculos estequiométricos e experimentais.

Solução Supersaturada

  • Acetato de Sódio tri-hidratado

  1. Pesamos 8,5 g de acetato de sódio tri-hidratado e tentamos dissolvê-lo em 5,0 mL de água num bécher de 50 mL (com a ajuda de um bastão de vidro). A mistura foi aquecida até que todo o sal se solubilizasse e sua temperatura foi controlada para que não passasse de 70ºC (se passasse de 70ºC, até chegar aos 100ºC seria muito rápido e é a temperatura de ebulição aproximada da solução, já que é composta por uma grande quantidade de água. Se entrasse em ebulição, parte da água ia evaporar, atrapalhando os resultados). Isso ocorreu aos 55ºC, aproximadamente.

  1. A solução aquecida foi dividida e colocada em 2 tubos de ensaio para que pudesse chegar à temperatura ambiente, esfriando, naturalmente.

  1. No primeiro tubo, após a solução ter voltado à temperatura ambiente, adicionamos um pequeno cristal de NaCH3COO

  1. No segundo tubo, atritamos o bastão de vidro contra a parede do tubo, com cuidado para não quebrarmos o tubo de ensaio.

  • Brometo de Potássio

  1. Pesamos 4,0 g de brometo de potássio e repetimos o processo da letra (a) do acetato de sódio tri-hidratado.

  1. A solução aquecida foi dividida e colocada em 2 tubos de ensaio para que pudesse chegar à temperatura ambiente, esfriando, naturalmente.

  1. No primeiro tubo, após a solução ter voltado à temperatura ambiente, não foi preciso adicionar um pequeno cristal de KBr (ver o porque em resultado e discussões).

  1. No segundo tubo também não foi preciso atritar o bastão de vidro contra a parede do tubo de ensaio (ver o porque em resultados e discussões).

Resultados e Discussões

Preparo de Solução 0,1 mol/L de H2SO4

Para o preparo de 100 mL de solução de H2SO4 0,10 mol/L foi necessário descobrirmos o volume necessário de ácido concentrado a partir das informações a seguir:

Massa molar: 98,08 g

Teor máximo: 98 %

Densidade: 1,84 g/mL

1) 1 mol H2SO4 98,08 g 2) 1,84 g solução ___ 1 mL solução

x ___ 98 g 100 g x

x = 0,999... mol H2SO4 x = 54,347... mL solução

3) 0,999... mol 54,347... mL 4) 0,1 mol 1000 mL

x ___ 1000 mL x ___ 100 mL

x = 18,38 mol/L x = 0,01 mol = n2 = n1

  1. 18,38 mol 1000 mL

0,01 mol x

x = 0,54 mL de solução

Ao adicionarmos aos tubos 1, 2 e 3, respectivamente, 5, 6 e 7 mL de solução de NaOH 0,1 mol/L e homogeneizarmos, observamos que as soluções nos tubos 1 e 2 ficaram amarelas, enquanto que a solução do tubo 3 ficou azul. Então pudemos chamar de Vap1 o volume de NaOH adicionado ao tubo 3 (7 mL).

No preparo de outro tubo de ensaio com 3 mL de solução H2SO4 + (Vap1 –1) + azul de bromotimol, gotejamos a solução de NaOH para descobrir quantas gotas seriam necessárias para neutralizar a solução (observamos mudança de cor). Foram necessárias 12 gotas.

Cálculo de Vap2 (volume de NaOH)

25 gotas ___ 1 mL

8 gotas ___ x

x = 0,32 mL NaOH

Após descobrirmos o valor de Vap2, determinamos o volume de solução de NaOH 0,1 mol/L gasto na neutralização dos 3 mL de H2SO4:

(Vap1 – 1) + Vap2 = 6 mL + 0,32 mL = 6,32 mL

Para determinar a concentração da solução ácida, foi preciso determinar o número de mol da solução de NaOH:

6,32 mL NaOH ___ x mol NaOH

1000 mL ___ 0,1 mol

x = 6,32 x 10-4 mol NaOH

A partir do número de mols da solução de NaOH, foi possível descobrir o número de mols da solução de H2SO4:

H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + 2H2O

1 mol H2SO4 ___ 2 mols NaOH

x ___ 6,32 x 10-4 mols

x = 3,16 x 10-4 mols H2SO4

A concentração da solução pode ser calculada a partir do número de mols da solução de H2SO4:

3,16 x 10-4 mols H2SO4___ 3 mL solução preparada

x ___ 1000 mL

x = 0,1053 mol/L

  • Cálculo do erro experimental:

0,1 mol H2SO4 ___ 100 %

0,1053 mol x

x = 105,3 %

105,3 – 100 = 5,3 %

Solução Supersaturada

A solução de NaCH3COO, ao ser aquecida era saturada e ao se resfriar tornou-se supersaturada.

No tubo em que adicionamos um pequeno cristal de NaCH3COO, observamos que houve formação de cristais, tipo fios, cristais bem formados pois acrescentou-se cristais do mesmo sal, além do cristal ser macroscópico.

No tubo em que atritamos o bastão de vidro na parede interna do tubo de ensaio, observamos, também, a cristalização do sal. Porém os grãos eram bem menores e em grande quantidade (esses cristais foram induzidos a se formarem por causa do gérmen de cristalização vindo do atrito bastão x tubo, caindo cristais microscópicos).

Com o KBr (brometo de potássio) não conseguimos preparar solução supersaturada. À temperatura ambiente os cristais voltaram sozinhos (sem precisar adicionar outros cristais ou atritar o bastão de vidro na parede interna do tubo e houve a formação de corpo de chão antes mesmo de chegar à temperatura ambiente), comprovando que nem todos os sais são capazes de formar esse tipo de solução.

Conclusão

Com base nos experimentos realizados nesta prática, entendemos que é necessário provar na prática que os cálculos realizados estão corretos, que a solução encontrada possui a concentração desejada.

No preparo de uma solução supersaturada é necessário que ela seja induzida a formar gérmens para vermos se vai ou não formar, elevando sua temperatura até seu ponto de solubilidade e após realizar um resfriamento lento e para qualquer vibração ou adição de cristais, precipitem a quantidade de soluto em excesso dissolvida.

A prática foi muito produtiva, o auxílio dos professores foi de suma importância para o desenvolvimento da mesma. Os materiais estavam em ótimas condições.

Referências bibiográficas

- USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. Química, volume único. São Paulo: Saraiva, 2002.

- Apostila de Química Geral, CEFETEQ, 2º Período

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