Quimica Experimental

1. INTRODUÇÃO

1.1. Concentração

Pode-se entender por concentração toda referência indicadora da proporção em que se encontram misturada seus componentes. É expressa de várias maneiras; entre elas destacam-se o título, a porcentagem em massa, a porcentagem, a concentração por litro, a fração molar, a molaridade e a molalidade. [3]

A molaridade é muito usada na análise volumétrica e a porcentagem em massa é empregada geralmente nos casos em que a massa molecular do soluto não é conhecida. A fração molar e a molalidade são muito usadas em físico-química; a primeira, principalmente nos estudos das misturas gasosas. Recorre-se a normalidade para definir a composição de soluções de ácidos, bases e sais, bem como de oxidantes e redutores, e comumente empregam-se as massas específicas para exprimir a concentração de certos produtos industriais. [3]

Para se obter uma solução diluída se reduz a concentração da mesma, seja por adição de solvente, seja por extração de soluto. Inversamente, concentrar uma solução significa aumentar sua concentração, seja por adição de soluto, seja por extração de solvente. Uma solução é dita diluída ou concentrada conforme apresente, relativamente baixa ou alta concentração. [4]

A concentração pode ser encontrada pela seguinte fórmula:

1.2. Ácidos e Bases

Um ácido é um composto capaz de fornecer íons de hidrogênio, H+, em solução aquosa. Uma base é um composto capaz de fornecer íons hidróxidos, OH-, em solução aquosa. Um ácido reage com uma base e vice-versa. [1]

1.3. Reação de Neutralização

Em uma reação ácido base, ou reação de neutralização, íons de hidrogênio de um reagente ácido com íons hidróxido de uma base formam água ou: [1]

A água é um produto em todas as reações de neutralização. Consideremos a neutralização que ocorre quando soluções aquosas de ácido clorídrico, HCl, e hidróxido de sódio, NaOH, são misturadas. A equação para a reação pode ser escrita na suposta forma molecular: [1]

Nesta reação, um mol de íons de H+ (do HCl) combina-se com um mol de íons OH- (do NaOH) para formar um mol de moléculas de água. neste caso, a razão estequiométrica do HCl para NaOH é 1:1. [1]

1.4. Titulação e Padronização

Uma das técnicas mais comuns de determinação da concentração de um soluto é a titulação. As titulações são usualmente titulações ácido-base, ou titulações redox, na qual ocorre reação entre um agente redutor e um oxidante. As titulações são muito usadas no controle da pureza da água, na determinação da composição do sangue e no controle de qualidade das indústrias de alimentos. [5]

As reações de neutralização são importantes em um procedimento de laboratório conhecido como titulação ácido-base, no qual a concentração molar de um ácido em uma solução aquosa é determinada pela adição vagarosa de uma solução básica de concentração conhecida na solução do ácido. [1]

Uma solução de ácido é comumente transferida com uma pipeta e, assim, seu volume é conhecido. A solução da base é usualmente transferida por um tudo de medição chamado bureta. E a adição desta solução é interrompida no ponto em que o número de mols de íons H+ do ácido é igual ao número de mols de íons OH- da base, que foram misturados. A isto denominamos ponto de equivalência, geralmente observado por uma mudança de cor de um composto, chamado indicador, uma pequena quantidade que foi adicionada previamente na mistura reagente. No ponto de equivalência, a razão do número de mols de ácidos no início para mols da base que foi adicionada é igual à razão estequiométrica. A bureta permite medir o volume de base adicionado, e esse volume, juntamente com a concentração da solução de base e o volume da solução de ácido, permite calcular a concentração da solução de ácido. [1]

O papel do ácido e da base pode ser invertido, isto é, a concentração de uma solução pode ser determinada por titulação com uma solução de ácido de concentração conhecida. [1]

A diferença entre o ponto final e o ponto de equivalência é o inevitável erro de titulação. Podemos geralmente estimar o erro de titulação com uma titulação em branco, na qual o mesmo procedimento é executado sem a presença de titulado. [3]

A validade de um resultado analítico depende do conhecimento da quantidade de um dos reagentes usados. Se um titulante é preparado pela dissolução de uma quantidade de reagente puro em um volume conhecido de solução, então sua concentração pode ser calculada. [3]

Em uma titulação direta, o titulante é adicionado ao titulado até que a reação esteja completa. Algumas vezes é mais conveniente utilizar uma reação de retorno, na qual um excesso conhecido de reagente padrão é adicionado ao titulado. Então um segundo reagente padrão é usado para titular o excesso do primeiro reagente. Titulações de retorno são úteis quando seu ponto final é mais claro do que o ponto final da titulação direta, ou quando um excesso de reagente é necessário para a reação completa com o titulado. [3]

Dependendo da finalidade existem soluções cujo título ou concentração, não necessitam ser muito exatos. Podem ser concentrações aproximadas. Em contrapartida existem áreas da química que exigem soluções de título exato. São as soluções-padrão. Uma solução-padrão provém da dissolução de uma quantidade exata de uma substância padrão num volume conhecido de solução total. No caso de não se possuir a substância padrão prepara-se uma solução dita grosseira, isto é, de título ou concentração aproximados e depois, com o auxílio de outra solução-padrão, determina-se o valor exato da mesma. Esta operação denomina-se padronização e a solução é a solução padronizada, que agora passa a ser solução-padrão. [2]

1.5. Solução Padrão

A solução-padrão é uma solução cuja concentração é conhecida exatamente. Normalmente é obtida pela dissolução de uma massa exata de uma substância padrão. [2]

Uma substância padrão primário é uma substância, ou espécie química, confiável em termos de estabilidade de composição química, de pureza, que seve de material de referência e permite preparar soluções de concentração exata e conhecidas por medida direta (pesagem). [2]

Segundo Vogel (1960) uma substância