Praparação e padronização de soluções

Praparação e padronização de soluções

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Introdução

Uma solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substancias, sendo constituída de uma solvente e um soluto. O solvente é constituído na mistura em maior quantidade. Ele dá o estado físico da solução (sólido, líquido e gasoso), no qual o soluto está dissolvido (LENZI et al, 2004, p. 180). O soluto é a substância ou as substancias, presentes em menor quantidade que o solvente, se apresentando disperso no solvente.

O fenômeno da dissolução de um sólido é o resultado da interação de forças elétricas entre as moléculas do solvente com as unidades (íon: cátions e ânions, átomos, ou moléculas) do soluto que se encontram ligadas em posições definidas na estrutura reticular do solido cristalino, ou o contrário, sólido amorfo. A dissolução obedece à lei: semelhante dissolve semelhante (LENZI et al, 2004, p. 180).

A concentração de uma solução é a relação entre a quantidade de soluto e a quantidade de solvente ou a quantidade de solução. Matematicamente falando, tem-se:

Concentração (C) = 

O termo quantidade pode ser expresso em massa (em gramas – g, quilogramas – kg, nanogramas – ng, etc...), volume (picolitro – pL, mL ou dm³, etc...), número de mols (n) e número d equivalente-grama (nE) (RUSSEL, 1994, p. 502).

Desta forma pode-se verificar que a concentração pode ser expressa por diversas combinações de unidades, originando um grande número de denominações para a grandeza concentração (RUSSEL, 1994, p. 502).

A concentração (C) em quantidade de matéria pode ser expressa pela proporcionalidade direta entre o volume (V) da solução e a quantidade de matéria do soluto (n). Assim:

n= C.V

quando a quantidade de soluto for relativamente grande em relação ao total da solução (LENZI et al, 2004, p. 181).

Em geral essa relação pode ser expressa em termos de massa por massa, volume por volume e massa por volume da seguinte maneira: (RUSSEL, 1994, p. 503).

Concentração massa por massa em % é dada por:

C(%m.m-1)=  x 100

A concentração em volume por volume é dada por:

C(%v.v-1)=  x 100

E a concentração de massa por volume é expressa por:

C(%m.v-1)=  x 100

Estas formas de expressar a concentração são utilizadas quando a relação entre a quantidade de soluto e a quantidade de solução é muito pequena (LENZI et al, 2004, p. 183).

A expressão ppm significa partes por milhão, ou seja, a uma parte de soluto lhe correspondem um milhão de partes de solução. Isso, em termos numéricos, significa que 1,0g de soluto lhe correspondem a 1,0x106g de solução (LENZI et al, 2004, p. 183).

Molalidade de uma solução é o número de mols de soluto pela massa do solvente em quilogramas. Ou seja numero de mols por kg de solvente.

C(mol kg-1­(solvente))= Molalidade (m) =

Quando se considera o valor exato de concentração de uma solução, esta pode apresentar-se das seguintes maneiras como uma solução-padrão ou uma substancia grosseira (LENZI et al, 2004, p. 185).

A solução-padrão é preparada mediante a pesagem de massa exata de uma substância-padrão, denominada de padrão primário, e sua diluição, com solvente, num balão volumétrico de volume conhecido exatamente.

Uma substancia para ser considerada solução-padrão deve possuir as seguintes características:

  • Estabilidade

  1. O composto não pode ser deliqüescente, eflorescente, ou higroscópico.

  2. O composto não pode sofrer mudanças químicas ao ser aquecido (para poder secá-lo).

  3. O composto deve ser facilmente pesável.

  4. Ambos compostos e suas soluções devem ser estáveis no ar e em solução.

  • Pureza

O composto deve ser obtido numa pureza de 95,5%, ou maior.

  • Solubilidade

O composto deve ser facilmente solúvel em água, ácidos comuns, ou bases.

  • Disponibilidade

  1. O composto deve ser encontrado no comércio.

  2. Deve ter um preço razoável.

  • Alto peso molecular

O composto deve possuir um alto peso molecular para permitir uma pesagem mais exata

  • Toxicidade

O padrão primário deve possuir a menor toxicidade possível.

Uma substancia grosseira é a solução preparada com compostos que não possuem padrão primário. A sua concentração exata só será conhecida após a sua titulação ou pela determinação de sua padronização. Só após isso ela poderá ser usada como uma solução padrão (LENZI et al, 2004, p. 185).

Para preparar uma solução, primeiramente deve-se saber qual é a massa em gramas do soluto a ser pesado, que no volume total de solução (VT), massa total da solução (mT), ou massa em kg de solvente dá a concentração desejada. Isto vale para qualquer tipo de unidade usada para expressar a concentração (LENZI et al, 2004, p. 185).

Como na maioria dos casos a solução já vem padronizada, estas são diluídas na concentração desejada.

Diluir uma solução significa diminuir a sua concentração. O procedimento mais simples, geralmente aplicado, para diluir uma solução, é a adição de solvente a solução (CONSTANTINO et al, 2004. p .107).Na diluição de soluções, a massa de soluto, inicial e final, é a mesma, somente o volume é maior, logo, a concentração da solução será menor. Como a massa de soluto permanece inalterada durante a diluição, pode-se escrever:

C1.V1=C2.V2

Pode-se aplicar esse raciocínio também para o calculo de Molalidade da seguinte maneira:

M1.V1=M2.V2

Através das expressões obtidas para a diluição de soluções, pode-se observar que a concentração de uma solução é inversamente proporcional ao volume (LENZI et al, 2004, p. 186).

A titulação consiste em determinar quantidades de substancias desconhecidas por meio de medidas volumétricas, fazendo reagir com solução de concentração conhecida ou padrão para que seja descoberta a concentração da solução desconhecida. Para que o desconhecido possa ser determinado, é preciso ser possível reconhecer em que ponto a reação termina, e saber exatamente o volume da solução padrão que foi utilizado (CONSTANTINO et al, 2004. p. 78).

Se conhecemos a concentração molar da solução padrão, sabemos que o volume dessa solução contém uma quantidade do reagente em questão igual ao produto da concentração pelo volume. (CONSTANTINO et al, 2004. p. 79). Assim, pode-se determinar a quantidade de concentração da amostra desconhecida (CONSTANTINO et al, 2004. p. 79).

Varias reações, porém, não envolvem mudanças perceptíveis. Nesses casos, temos que adicionar um reagente auxiliar, ou indicador, que muda de cor no momento em que a reação termina. Podendo ser melhor entendido pela figura 1.1 abaixo(CONSTANTINO et al, 2004. p. 789).

Figura 1.1 titulação na bureta (fonte propria.)

Uma solução assim tratada torna-se uma solução padronizada, tendo assim um valor de concentração confiável, podendo ser usada a mesma solução envolvendo trabalhos futuros (CONSTANTINO et al, 2004. p. 79).

Objetivos

O objetivo deste experimento é aprender a preparar soluções e determinar a sua concentração a partir de cálculos e também da técnica de padronização e titulação, comparando os resultados entre si.

Procedimento Experimental

a) Materiais Utilizados

- Solução de HCl concentrado (37%);

- NaOH (sólido);

- Pisseta com água destilada;

- Balões volumétricos de 250 ml;

- Espátula;

- Béquers;

- Bastão de vidro;

- Balança semi-analítica;

- Pipeta;

- Bureta;

- Erlenmeyers;

- Funil de vidro;

- Carbonato de sódio, Na2CO3;

- Indicador alaranjado de metila;

- Ácido oxálico, H2C2O4;

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