O funcionamento do sistema padrão: titulação de HCl-Na2CO3 (ácido fraco-forte)

Escola Secundária ES/3

de Artur Gonçalves

“Funcionamento de um sistema-padrão: titulação HCl-Na2CO3 (ácido forte-base fraca)”

- Relatório -

Caixa de texto: Relatório de: - André Abreu, 12ºB - Luís Cardoso, 12ºB - Luís Fazenda, 12ºB - Francisco Fazenda, 12ºB Caixa de texto: Torres Novas, 14 de Janeiro de 2006

Funcionamento de um

sistema-padrão: titulação HCl-Na2CO3 (ácido forte-base fraca)

Local da realização da actividade:

ESAG Torres Novas, Pavilhão Musgo, Laboratório de Química.

Duração da sua execução: 1 hora e meia

1. Objectivos

ü Observar o funcionamento de um sistema-tampão através de uma titulação ácido forte-bases fraca.

ü Cumprir as regras de segurança num laboratório.

ü Manusear correctamente o material e reagentes a utilizar.

ü Medir volumes correctamente.

ü Determinar massas correctamente.

ü Observar e determinar propriedades de uma solução-tampão

ü Controlar as variáveis concentração das soluções e indicadores, pressão e temperatura.

ü Traçar a curva de titulação pH = f(Vtitulante gasto), analisando-a com vista à identificação de regiões-tampão.

ü Determinar a concentração da solução de Na2CO3 sabendo os volumes de titulante e titulado utilizados na titulação e a concentração de HCl.

ü Identificar a existência de reacções de “neutralização” na solução do titulado no decurso da titulação.

2. Fundamento teórico/ Introdução

A titulação é uma técnica analítica quantitativa, que tem como finalidade determinar a concentração exacta de uma solução. Existem diferentes tipos de titulação: ácido-base, oxidação-redução, complexação e precipitação. Nesta actividade, estamos em presença de uma titulação ácido-base, onde se procura determinar a concentação do titulado ou titulante, sabendo a concentração do outro e sabendo os volumes de cada um gastos na titulação. A titulação de uma solução ácida recebe o nome de acidimetria, enquanto que a titulação de uma solução básica denomina-se alcalimetria.

Este procedimento laboratorial resume-se à adição de titulante à solução de titulado até que os dois estejam concentrados segundo as proporções estequiométricas estabelecidas pela equação química da reacção, de modo a calcular-se a concentração da solução titulante ou da solução do titulado segundo a seguinte equivalência: na = nb ↔ cava=cbvb, em que a e b estão relacionados com o ácido e a base e c e v são respectivamente concentração e volume. A reacção química da titulação deve ser traduzida por uma equação química conhecida, deve ter um rendimento quase total e deve ser rápida, apresentando no ponto de equivalência uma flutuação de uma propriedade fisico-química facilmente detectável.

Quando o número de moles do ácido é equivalente ao número de moles da base, atinge-se uma altura especial da titulação: o ponto de equivalência da titulação.

Contudo, este é difícil de determinar experimentalmente, pelo que usualmente se determina o ponto final, que se detecta pela variação de alguma propriedade física ou química da solução do titulado, nomeadamente o aparecimento ou desaparecimento de uma turvação ou de uma espécie corada – solúvel ou não -, e da mudança de cor de um indicador ácido-base previamente adicionado. Este é um ácido ou base fraca, geralmente orgânica, em que a cor da forma ácida difere da cor da forma ácida. Como as titulações ocorrem geralmente em meio aquoso (pode também ser efectuada no estado sólido ou no estado gasoso, mediante o uso de equipamento especializado), pode estabelecer-se o seguinte equilíbrio ácido-base que traduz a hidrólise do indicador ácido-base, genericamente designado por HInd:

HInd(aq) + H2O(l) Ind-(aq) + H3O+(aq)

Assim, se adicionarmos o indicador a uma solução ácida, a concentração de iões H3O+ aumenta, o que faz o equilíbrio deslocar-se, segundo o Princípio de Le Châtelier, no sentido inverso, aparecendo a cor que possui na forma ácida. O inverso sucede ao adicionarmos o indicador a uma solução básica.

Também facilmente se percebe o porquê de se usar pequenas quantidades desta substância: grandes quantidades iriam alterar o pH da solução do titulado, desregulando também o próprio indicador, que inutilizaria toda a solução a titular, não se podendo determinar a sua concentração.

Quando se usa um indicador ácido-base, a sua escolha não é arbitrária, e procura-se que a sua zona de viragem, o intervalo de pH onde coexistem as cores da forma ácida e básica, contenha o ponto de equivalência e o ponto final da titulação, e porque não, toda a região onde ocorre a variação brusca de pH da solução do titulado, que ocorre na vizinhança do ponto de equivalência. A mistura apropriada de vários