Relatório sobre Equipamentos utilizados à medição de Volumes líquidos

Escola Secundária de Cascais



Relatório




Trabalho apresentado à disciplina de
Físico – Químicas





Utilização de equipamentos destinados à medição de volumes de líquidos



Docente: Fernando Oliveira

Discente: Leonor Veríssimo Nº16 10ºB
Susana Ferreira Nº20 10ºB
Tomás Serrasqueiro Nº23 10ºB



Cascais, 6 de Novembro de 2007



Objectivos

1. Com este trabalho, pretende-se utilizar vários equipamentos destinados à medição de volumes de líquidos para efectuar uma titulação ácido - base.



Introdução

Na aula de Físico/Química, foi-nos dada a indicação para realizarmos uma actividade experimental com o tema: Utilização de equipamentos destinados à medição de volumes de líquidos.
Para iniciarmos este projecto, foi necessário realizarmos uma pesquisa sobre os equipamentos de medição de volumes líquidos e sobre titulação ácido - base.

Equipamentos de medição de volumes líquidos
1. Proveta - recipiente cilíndrico, alto e estreito, graduado e assente numa base larga, destinado à medição pouco rigorosa de volumes de líquidos.



Fig. 1 - Provetas

2. Pipeta - tubo de vidro estirado na ponta e com escala graduada destinado à medição de volumes variáveis, até à sua máxima capacidade, de líquidos. Para efectuar medições com a pipeta será necessário uma pompete, para ocorrer a sucção do líquido em questão.Fig. 3 – Pompete Fig. 2 – Pipeta

3. Bureta - tubo de vidro graduado, munido de uma torneira na parte inferior ou de um tubo de borracha apertado com uma pinça de Mohr que permite medir com rigor volumes de líquidos.



Fig. 4 - Bureta
Titulação ácido – base
Ácido
Um ácido, segundo Arrhenius (1887), é toda substância que, numa solução aquosa, liberta única e exclusivamente os iões H+. Os ácidos possuem um pH entre 1 e 6,9 (a 25ºC). Assim, o ácido será forte quando estiver próximo do 1 da escala do pH.
Um exemplo é o ácido clorídrico, de fórmula HCl:
HCl à H+ + Cl–
Base
Segundo Svante Arrhenius, uma base (também chamada de alcalina) é qualquer substância que liberta única e exclusivamente o anião OH– numa solução aquosa. As bases possuem pH entre 7,1 a 14 (a 25 °C). Na sua escala, caso o número indicado for próximo ao 7,1 é considerada base fraca. Dessa forma, a base será forte quando a base estiver próximo do 14 da escala do pH.
Muitas bases, como o hidróxido de magnésio (leite de magnésia) são fracas e não trazem danos. Outras como o hidróxido de sódio (NaOH ou soda cáustica) são corrosivas e sua manipulação deve ser feita com cuidado.
Titulação
A titulação é um processo de análise quantitativa que exige a medição rigorosa de massas e volumes, por conseguinte, os instrumentos a utilizar são a bureta, a pipeta e a balança analítica ou semianalítica.
Este processo serve para determinar a quantidade de substância de uma solução, à qual, damos o nome de analito. Para isso, utiliza-se uma solução de concentração bem definida, à qual se dá o nome de titulante. O titulante é em geral uma solução obtida a partir de um padrão primário. No entanto, padronizando-se uma solução comum, esta pode ser utilizada como titulante. O titulado é a solução de concentração duvidosa.
Uma reacção ácido – base é utilizada, no laboratório como ponto de partida para a determinação rigorosa da concentração de uma solução (ácida ou alcalina) que se desconhece.
Numa titulação, existem três aspectos a considerar:
I. O conhecimento da reacção química, que deve ser única, rápida e completa.
II. A medição rigorosa de volumes (da solução padrão, ou seja, a solução de concentração rigorosamente conhecida).
III. A detecção do ponto final da titulação é feita através da variação brusca de uma propriedade (física ou química) do titulado, que deve ser facilmente detectado.

Para se realizar a titulação adiciona-se a solução titulante contida numa bureta a uma solução contida num erlenmeyer – titulado – até se atingir o ponto de equivalência, este corresponde à situação em que todo o titulante reagiu completamente com o titulado.
O ponto de equivalência é muito difícil de ser detectado, por isso, o ponto final é indicado a partir da variação brusca de uma propriedade física ou química do titulado. A diferença entre o ponto de equivalência deve ser a menor possível e designa-se por erro de titulação.
A partir dos volumes medidos, cálculos simples permitem determinar a concentração pretendida.
Detecção do ponto final de uma titulação ácido – base
A detecção do ponto final pode ser feita com:
- Um indicador ácido – base
- Um sensor pH
- Aparecimento ou desaparecimento de uma turvação
- Aparecimento ou desaparecimento de uma espécie corada
Os indicadores ácido – base, permitem detectar o ponto final da titulação pelo facto de em solução aquosa, sofrerem mudança de cor num determinado intervalo de pH conhecido.
Assim, para cada indicador está estabelecido um intervalo de valores de pH, designado por zona de viragem em que o indicador apresenta uma cor correspondente à mistura das cores ácida e alcalina. O uso deste método permite recolher um conjunto de resultados que levam à construção de uma curva de titulação, pH em função do volume da base adicionada, sobre a qual se poderá assinalar o ponto de equivalência.
O ponto final é aquele que, na realidade, é determinado sabendo-se que para um pH incluído na zona de viragem brusca, o volume de titulante adicionado será sempre próximo daquele que é previsto para o volume equivalente.
Deste modo, a determinação da concentração desconhecida não será afectada por erros significativos.



Procedimento Experimental

Solução Básica de Hidróxido de Sódio 0,1 mol/L.
Material
Balança analítica ou semianalítica
Balão volumétrico de 100mL
Funil
Gobelé de 250mL
Vareta
Proveta de 50mL
Vidro de relógio

Reagentes
Água desionizada
Hidróxido de Sódio (NaOH)

Método
1. Calculámos a massa de sal necessária para a preparação de 100mL de solução 0,1 mol/L.

2. “Pesar” rigorosamente, num Vidro de Relógio, 0,4023g de Hidróxido de Sódio calculada anteriormente.

3. Transferimos o sal para um gobelé, e lavámos muito bem o vidro de relógio com a água desionizada, transferindo igualmente essa água para o gobelé para que não se perdesse a massa calculada.

4. Adicionámos 25 mL de água desionizada, medida numa proveta, e agitámos com a ajuda de uma vareta até obtermos a completa dissolução.

5. Transferimos a solução para o balão volumétrico, através do funil. Lavámos várias vezes o gobelé, a vareta e o funil com pequenas porções de água desionizada e transferimos essas águas de lavagem para o balão.

6. Completámos o volume do balão volumétrico até ao traço de referência com água desionizada e agitámos para homegeneizar a solução e, por fim, rotulámos o frasco.



Solução Ácida de Cloreto de Hidrogénio, 0,1 mol/L a partir de uma solução concentrada (2 mol/L).
Material
Câmara de exaustão (hotte)
Balão volumétrico de 200mL
Pipeta graduada de 5mL
Pompete

Reagentes
Água desionizada
Cloreto de Hidrogénio (HCl)

Método
1. Na hotte, medimos rigorosamente, com a pipeta, 5mL de solução de HCl, 2 mol/L.

2. Transferimos esta solução para o balão volumétrico.

3. Completámos o volume até ao traço de referência com água desionizada, agitámos o balão para homegeneizar a solução, e rotulámos o frasco.

Volumetria (Titulação) de ácido – base
Material
1 Pipeta graduada de 10mL
3 Erlenmeyers de 100mL
Bureta graduada de 25mL
Pompete
Gobelé de 250 mL
Proveta de 25 mL

Reagentes
Água desionizada
Solução 0,1 mol/L de Cloreto de Hidrogénio (HCl)
Solução 0,1 mol/L de Hidróxido de Sódio (NaOH)
Indicador de ácido – base (fenolftaleína)






Esquema de Montagem















Fig. 5 – Esquema de Montagem de uma titulação

Método
1. Preparámos uma bureta com a solução aquosa de Hidróxido de Sódio 0,1 mol/L

2. Para um erlenmeyer de 100mL, pipetámos 10mL de solução 0,1 mol/L de Cloreto de Hidrogénio (HCl) e adicionámos 12mL de água desionizada, medida através de uma proveta, e 3 gotas de solução de fenolftaleína.

3. Agitando o erlenmeyer com a mão direita, em movimentos circulares, adicionámos gota a gota o titulante (NaOH), até à solução mudar bruscamente para a cor rosa.

4. Repetimos o ensaio três vezes.

Resultados
Cálculos
Solução de Hidróxido de Sódio (NaOH)
1. C= 0,1 mol/L
V= 100mL = 0,1 L = 0,1 dm
m = ?
C = m/v
m = C x v

m = 0,1 x 0,1
m = 0,01 mol

1.2. M = 40,00
n = 0,01 mol
m = ?
M =

m = M x n

m = 40,00 x 0,01

m = 0,4 g

2. Como pesámos 0,4023g de NaOH, tivemos de fazer novos cálculos para calcular a concentração da Solução de Hidróxido de Sódio.
M = 40,00
m = 0,4023
n = ?

M = m/n

n = m/n

n = 0,4023/40,00

n = 0,0101 mol

2.2. n = 0,0101 mol
v = 0,1 dm
C = ?

C = n/v

C = 0,0101/0,1

C = 0,101 mol/dm


Volumetria (Titulação) ácido - base
Ensaio
Valor inicial da bureta (mL)
Valor final da Bureta (mL)
1
0
13,7
2
0
12,6
3
0
12,7

Ensaio 1
C x V = C x V

C x 10mL = 0,101 mol/dm x 13,7 mL

C x 10mL = 1,3837

C = 1,3827/10

C = 0,13837 mol/dm
Ensaio 2
C x V = C x V

C x 10 = 0,101 x 12,6

C x 10mL = 1,2726

C = 0,12726 mol/ dm

Ensaio 3
C x V = C x V

C x 10 = 0,101 x 12,7

C x 10mL = 1,2827

C = 0,12827 mol/ dm

Média dos ensaios 2 e 3
M = 0,12726 + 0,12827/2

M = 0,127765 mol/ dm3

Interpretação de Resultados
Na experiência da Volumetria (titulação) de um ácido – base, o ensaio 1 vai ter de ser ignorado, visto que o volume final da bureta (13.7mL), ficou muito afastado dos outros dois valores (12,6 e 12.7mL).
Assim, os volumes utilizados para medir o ponto de equivalência entre a solução ácida e básica, serão os dos ensaios 2 (12.6mL) e 3 (12,7ml).
Mas, como a diferença entre os dois volumes finais apenas poderia ser de 0,05mL, não poderemos obter um valor final, e estes dois volumes não poderiam ser utilizados, caso necessitássemos de utilizar estas titulações numa experiência em que fosse necessária uma solução neutra, com um valor correcto.
De qualquer das maneiras, o ponto de equivalência das duas soluções seria, então, de 0,127765 mol/dm3 .



Conclusão

As experiências efectuadas mostraram-nos como medir volumes líquidos e como efectuar uma titulação.
Isto é, que para medir volumes líquidos utilizam-se a bureta, a pipeta e as provetas, sendo esta última a menos rigorosa e as outras duas de maior rigor.
E que para efectuar uma titulação, primeiramente têm de ser preparadas duas soluções, sendo uma básica, neste caso de Hidróxido de Sódio (NaOH) e uma ácida, que foi a de Cloreto de Hidrogénio (HCl), para que depois a solução básica (titulante) seja colocada numa bureta, e a solução ácida (titulado) posteriormente medida e transferida para um erlenmeyer através de uma pipeta, sendo-lhe adicionadas três gotas de fenolftaleína.
O erlenmeyer com a solução de HCl é colocado por baixo da bureta que contém a solução de NaOH, e é aberta a torneira da bureta para que esta deixe cair gota a gota o titulante.
Assim que ocorrer uma brusca mudança de cor, neste caso, a mudança da solução ácida para a cor rosa, a torneira tem de ser imediatamente fechada e é medido o volume do titulante que foi gasto na titulação.
Após três ensaios, são efectuados cálculos com a seguinte fórmula:
C x V = C x V , sendo então o A, a solução ácida e o B, a solução básica.
Com estes cálculos, poderemos obter então, o ponto de equivalência entre a solução ácida e a básica.
Como no primeiro ensaio da titulação deu um valor muito afastado dos outros dois ensaios tivemos que ignorar este primeiro, e utilizar os outros dois ensaios para calcular o ponto de equivalência. Mas, como a diferença entre estes dois volumes foi superior a 0,05mL, nunca poderíamos utilizar estas duas titulações caso fossem necessárias numa outra experiência, em que seria precisa uma solução neutra com um valor correcto.
Ou seja, no final, o nosso objectivo não foi concretizado com sucesso.



Bibliografia

Webgrafia:
Os sites foram consultados no dia 29 de Outubro de 2007

http://educa.fc.up.pt/ficheiros/cv_experiencias/192/documentos/198/introdu%E7%E3o%20final.doc

http://pt.wikipedia.org/wiki/Titula%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido

http://pt.wikipedia.org/wiki/Base_(qu%C3%ADmica)