Preparo e padronização de solução ácida

1 – OBJETIVO

Preparar a solução ácida de concentração aproximada de 0,1 mol.L-1 e determinar a concentração real de ácido clorídrico (HCl), através da padronização com uma solução padrão de carbonato de sódio (Na2CO3).

2 – INTRODUÇÃO

Padronização

A padronização consiste em tornar uma solução padrão, combinando uma solução. A análise da quantidade de uma amostra é determinada através da reação desta espécie química com outra em solução, chamada solução padrão, a qual é conhecida a concentração em mol.L-1. Tendo a quantidade de solução padrão necessária para reagir completamente com a amostra, têm-se condições para calcular a concentração desta. (KOTZ, 2011)

Segundo Kotz (2011), o processo da adição da solução padrão até que a reação esteja completa é chamado de titulação. O reagente de concentração conhecida é chamado de titulante. O ponto exato onde a reação é completa é chamado de ponto de equivalência ou ponto final teórico. O término da titulação é percebido por alguma modificação física provocada pela própria solução ou pela adição de um reagente auxiliar. O ponto em que isto ocorre é o ponto final da titulação.

Na padronização, a reação química que ocorre entre a solução padrão e a amostra que está sendo analisada deve:

• Ser extremamente rápida;
• Se completar no ponto de equivalência;
• Possuir uma equação química bem definida;
• Permitir o uso de meios alternativos para detecção do ponto de equivalência.
• Tem-se também que a substância a ser utilizada para preparar a solução padrão a ser utilizada deve:
• Possuir um bom grau de pureza;
• Ser estável;
• Possuir uma quantidade padrão de água na sua estrutura, não sendo higroscópica.

Preparo da solução

As soluções possuem certo grau de concentração e chama-se concentração a relação entre o soluto e o solvente, ou mesmo com a solução. (SKOOG et al, 2006). Esta relação pode ser expressa de diversas maneiras; no entanto, utiliza-se para a primeira parte da prática, a preparação da solução a seguinte relação:

[pic 1]

Usando-se esta relação de concentração para mol.L-1 prepara-se qualquer solução em laboratório com concentração determinada. No preparo de soluções comuns não é necessário a utilização de vidraria volumétrica (que possui maior exatidão), usa-se geralmente béqueres para dissolver e provetas para avolumar. (FELTRE, 2004)

Depois de preparada a solução ácida com a qual será trabalhada, encontra-se a concentração real da mesma pelo processo chamado de padronização.

Titulação

Processo muito utilizado na química, combinando uma amostra de solução cuja concentração é conhecida (solução padrão), com uma outra solução cuja concentração é desconhecida. Através desse processo é possível calcular a concentração da solução utilizada.

[pic 2]

Figura 1: exemplo esquemático do processo de titulação. (Fonte: RODRIGUES, 2015)

         A solução padrão é colocada na bureta e a solução com concentração desconhecida é colocada em um erlenmeyer. A solução padrão desce lentamente através da bureta. Quando a titulação é concluída, no ponto de equivalência, a quantidade de mols da solução que está misturada encontra-se em uma razão estequiométrica. Assim, nesse ponto, através da razão estequiométrica é possível descobrir a concentração da solução utilizada.

Na titulação é necessário saber a concentração exata da solução padrão, pois, muitas vezes as soluções padrão utilizadas são higroscópicas, absorvem umidade do ar e essa absorção diminui sua concentração e por isso devem ser utilizadas soluções padronizadas. Soluções padronizadas são soluções que foram misturadas com algum reagente estável, de forma que ela não consiga mais reagir com a umidade ou o CO2 presente no ar. O reagente estável é chamado de padrão primário, (RUSSEL, 1994).

Fator de correção (Fc)

É um valor adimensional (que varia de 0 a 1, quanto mais próximo de 1, mais precisa será a titulação), usado para corrigir uma solução. Certos erros como de pesagem e aferição dos valores marcados nos instrumentos acontecem, pois não é possível se obter um valor exato, então se usa do fator de correção a fim de minimizar esses erros durante os cálculos. (RODRIGUES, 2015), através da fórmula:

[pic 3]

Assim, relacionando a normalidade ou concentração real (Nr) da solução rotulada como a titulação que se deseja preparar no começo do experimento com a normalidade ou concentração esperada (Ne) após a preparação do experimento, encontra-se o fator de correção desejado. Desta forma, para determinar a normalidade esperada (Ne), é utilizado a seguinte equação:

[pic 4]

Sendo:

[pic 5][pic 6]massa do elemento de padrão primário (g).

[pic 7][pic 8] equivalente grama do padrão.

[pic 9][pic 10]Volume médio do elemento usado na titulação (L).

3 – PARTE EXPERIMENTAL

3.1 –         Materiais:

• 1 bastão de vidro
• 1 bureta de 25 mL
• 1 copo graduado de 250 mL
• 1 frasco de vidro de 250 mL
• 1 pipeta graduada de 25 mL
• 1 tripé e tela de amianto
• 1 vidro de relógio
• 2 erlenmeyer de 125 mL
• Balança analítica
• Bico de Bunsen
• Garras de fixação;
• Suporte universal;

3.2 –         Reagentes:

• Ácido clorídrico concentrado (HCl), 37% puro, peso molecular: 36,46 g/mol, densidade: 1,19 g/mL;
• Água destilada;
• Alaranjado de metila (C14H14N3NaO3S);
• Carbonato de Sódio (Na2CO3), aquecido durante 1 h a temperatura entre 270 e 300°C

        

3.3 –        Procedimentos Experimentais:

Preparo da solução 0,1 M de ácido clorídrico (HCl)

Inicialmente para o preparo de 250 mL de solução 0,1 M de ácido clorídrico (HCl), utilizou-se as informações encontradas no produto, para o cálculo (com a aplicação da regra de três) da massa exigida de reagente para a aplicação da fórmula da densidade, assim, foi encontrado o volume necessário do ácido clorídrico concentrado (aproximadamente 2,10 mL), para o preparo da solução.