INTRODUÇÃO - udesc

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS - CCT
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - DQMC
CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
Introdução ao Laboratório de Química
ILQ0001
Joinville
2011
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Sumário
1 - Introdução as técnicas de laboratório .................................................................................... 4
1.1 - Segurança ....................................................................................................................... 4
1.2 - Caderno de laboratório ................................................................................................ 6
1.3 - O Método Científico ..................................................................................................... 7
1.4 - Equipamentos Básicos de Laboratório: ..................................................................... 8
1.4.1 - Vidrarias e equipamentos de laboratório............................................................ 8
1.4.2 - Utilização do Bico de Bunsen ............................................................................. 12
1.5 - Chama .......................................................................................................................... 13
Experiência 1 - O Método Científico..................................................................................... 14
2 - Leitura de instrumentos: .................................................................................................. 15
2.1 - Algarismos Significativos ............................................................................................ 15
2.2 - Operações com Algarismos Significativos .................................................................. 17
2.3 - Arredondamento de Números ...................................................................................... 17
Experiência 2 - Técnicas de laboratório ................................................................................... 19
3 - Tratamentos e Registro de Dados Experimentais ............................................................... 20
3.1 - Erros de medidas .......................................................................................................... 20
3.2- Classificação dos erros de medidas ............................................................................... 20
3.3 - Definições de erros ....................................................................................................... 21
3.4 - Registro e interpretação de resultados .......................................................................... 23
Experiência 3 - Medidas ........................................................................................................... 27
4 - Identificação de compostos a partir de suas propriedades físicas ....................................... 30
4.1 - Propriedades físicas ...................................................................................................... 30
4.1.1 – Densidade ............................................................................................................. 30
Experiência 4 - Construção de um Densímetro ........................................................................ 31
4.1.2 - Ponto de fusão ....................................................................................................... 32
Experiência 5 - Medidas de ponto de fusão .............................................................................. 33
5 - Técnicas de purificação e separação de misturas ................................................................ 36
5.1 - Cristalização de sais inorgânicos e de compostos orgânicos ....................................... 36
Experiência 6 – Cristalização de sais inorgânicos .................................................................... 37
Experiência 7 - Recristalização de compostos orgânicos ......................................................... 38
Experiência 8 – Extração com solvente (Extração de iodo de uma solução aquosa com
hexano) ..................................................................................................................................... 39
Experiência 9 – Extração com água (Determinação do teor de etanol em gasolina) ............... 41
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10 – Separação de substâncias .................................................................................................. 42
Experiência 10 – Separação de uma mistura ............................................................................ 46
Experiência 11 - Destilação por arraste de vapor ..................................................................... 49
12 - Cromatografia.................................................................................................................... 51
Experiência 12 - Cromatografia em papel ................................................................................ 53
Referências: .............................................................................................................................. 51
13 - Soluções ............................................................................................................................ 51
13.1 - Unidades de concentração .......................................................................................... 53
13.2 - Preparação de soluções .............................................................................................. 53
Experiência 13 - Preparar 100 mL de solução de NaOH(aq) e 100 mL de solução de HCl(aq). . 54
14 – Diluição de soluções ......................................................................................................... 55
Experiência 14 – Diluição de soluções de NaOH(aq) e HCl(aq) ................................................. 55
15 - Titulação ............................................................................................................................ 56
Experiência 15 - Padronização de solução e titulação ácido base ............................................ 58
16 – Volumetria de Complexação - Determinação do teor de cálcio em leite ......................... 59
17 - Curvas de titulação ............................................................................................................ 63
Experiência 17 - Curva de Titulação Ácido fraco/base forte ................................................... 64
18 - Chuva Ácida ...................................................................................................................... 66
Experiência 18 - Contribuição do CO2 na chuva ácida ............................................................ 68
Experiência 19 - Contribuição do SO2 na chuva ácida ............................................................. 63
Questões ................................................................................................................................... 63
19 - Equilíbrio Químico............................................................................................................ 64
19.1 - O Princípio de Le Chatelier ........................................................................................ 65
Experiência 20 - Equilíbrio 2NO2 ⇌ N2O4 ............................................................................ 66
20 - Solução Tampão ................................................................................................................ 67
Experiência 21 - Tampão natural e o efeito da chuva ácida ..................................................... 69
21 - Cinética Química ............................................................................................................... 72
Experiência 22 - Cinética da redução do permanganato .......................................................... 72
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1 - Introdução as técnicas de laboratório
1.1 - Segurança
O laboratório é um local de trabalho onde o cuidado e a atenção são requisitos
fundamentais para evitar acidentes. O laboratório está equipado com chuveiro, lava-olhos, kit
de incêndio, capela e saída de emergência.
Cuidados pessoais:

Utilize sempre guarda-pó, óculos de segurança e calçado fechado. O guarda-pó deve ser
de algodão e de manga comprida (os tecidos sintéticos podem aderir à pele, quando
inflamados). O uso de bermudas, saias, sandálias ou chinelos não é permitido no
laboratório.

Cabelos compridos deverão ser presos.

Não coma nem beba no laboratório.

Faça apenas as experiências indicadas. Caso tenha interesse em outras experiências,
consulte o professor. EXPERIÊNCIAS NÃO AUTORIZADAS SÃO PROIBIDAS.

Comunique seu professor sobre qualquer acidente, por menor que seja.

Tenha cuidado com os materiais inflamáveis.

Use a capela para trabalhar com materiais tóxicos, explosivos e reações perigosas.
Cuidados gerais:

Nunca jogue produtos ou soluções na pia ou no lixo sem prévio consentimento do
professor. Descarte os resíduos conforme os procedimentos indicados pelo professor.

Leia com atenção o rótulo de qualquer frasco antes de usá-lo. Anote no Caderno de
Laboratório os dados constantes nos rótulos dos reagentes.

Nunca use as espátulas de um frasco em outro para evitar contaminações.

Não toque com os dedos os produtos químicos, não tente sentir o odor da substância nem
prove qualquer droga ou solução.

Aguarde qualquer equipamento aquecido esfriar para manuseá-lo. A aparência do vidro
quente é a mesma do vidro frio!

Nunca jogue uma base forte sobre um ácido forte para neutralizar o ácido.
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Identificação de produtos
Todo produto obtido e todas as soluções preparadas no laboratório devem ter o frasco
identificado com os dados mostrados no rótulo da Figura 1.
Nome dos alunos, iniciais do(a) professor(a)
ILQ0001, data do preparo
Nome da substância (concentração)
Fórmula do composto
Propriedades físicas, rendimento, massa molar*
* Quando referente à substância sintetizada.
Figura 1.1 - Rotulo de identificação para produtos e soluções preparados no laboratório.
Cuidados com o manuseio de produtos
Vários compostos orgânicos e inorgânicos são tóxicos e devem ser manipulados com
cuidado. Em caso de acidente onde o produto é derramado, existem procedimentos
específicos. A seguir são exemplificados os procedimentos adequados quando algum ácido é
derramado:
 Ácido sulfúrico: quando derramado deve ser neutralizado com carbonato ou
bicarbonato de sódio em pó.
 Ácido clorídrico: quando derramado deve ser neutralizado com amônia (forma cloreto
de amônio na forma de névoa branca).
 Ácido nítrico: reage violentamente com álcool, cuidado.
Os cuidados pertinentes a cada experimento em específico serão indicados pelo professor.
O sistema de descarte de resíduos segue as orientações do Manual de Regras Básicas e
de Segurança para Laboratórios desenvolvido pela coordenadoria de Gestão Ambiental da
UFSC, 1998. O sistema de coleta pode ser consultado no Anexo I.
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1.2 - Caderno de laboratório
Em um laboratório acadêmico, o registro dos procedimentos adotados e dos reagentes
utilizados no caderno de laboratório economiza tempo e evita a repetição de experimentos. O
objetivo do caderno é registrar o trabalho científico de uma forma compreensível para que o
procedimento poça ser repetido obtendo-se os mesmos resultados descritos.
O caderno deve ser como um livro ata, isto é, suas folhas não podem ser facilmente
removidas e as folhas devem ser numeradas.
Qualquer coisa relacionada ao trabalho de laboratório deve ser registrada de forma
organizada e clara. Todos os registros devem ser realizados no laboratório. O trabalho deve
ser programado considerando o tempo gasto nos registros.
Os registros devem incluir a descrição completa dos trabalhos realizados, as
referências consultadas e as idéias pessoais relacionadas ao trabalho. Não deve ter folhas
soltas ou lembretes. Todos os gráficos, tabelas, resultados de análises e ensaios devem ser
fixados nas páginas por meio de cola ou fita adesiva. Sempre escreva uma legenda no caderno
onde a figura será fixada para identificar o que estava no local caso a figura seja removida
acidentalmente.
Sempre coloque o título do experimento no início da página mantendo o mesmo título
no sumário. Coloque a data da realização do experimento e as datas de cada uma das etapas
do mesmo experimento caso elas sejam realizadas em dias diferentes.
Se cometer algum erro, trace uma linha sobre o que foi escrito errado, escreva a
justificativa do erro e logo a seguir escreva o correto.
O caderno é individual e deve conter os comentários, as discussões e as conclusões de
cada um.
Organização do caderno
A primeira página deve ser reservada para os dados do aluno, incluindo e-mail e
telefone de contato. As duas páginas seguintes devem ser reservadas para criar o sumário. Os
registros dos experimentos devem conter:
a) Título;
b) Objetivos do experimento: duas ou três frases no máximo.
c) Pré-laboratório: Revisão bibliográfica, equações químicas, dados físico-químicos de
reagentes, solventes, bem como a periculosidades dos materiais manuseados;
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d) Materiais utilizados;
e) Procedimento: descrição de como foi realizado, não é cópia da apostila.
f) Resultados: podem ser descritos, organizados em tabelas e gráficos. A forma de registro irá
depender do experimento realizado.
g) Discussão: resumir os resultados de acordo com os objetivos propostos, comparar os
resultados com aqueles esperados. Discutir fatores de erros envolvidos e como os resultados
podem ser relacionados aos fundamentos teóricos. Dar sugestões para minimizar ou aprimorar
o experimento.
h) Conclusão.
Os itens a, b e c devem ser realizados antes do experimento. Os itens d, e, f e g durante
e após a realização dos experimentos, sendo os itens g e h individuais.
1.3 - O Método Científico
O método científico é um conjunto de operações necessárias para atingir um
determinado fim. O método das ciências da natureza é um método experimental que se baseia
nos fatos observados na prática quando um experimento é realizado. Assim, os fatos
singulares observados são levados à generalização gerando um princípio ou uma lei
científica.
O método do estudo das ciências tem quatro processos:
i) Observação:
As ciências experimentais começam pela observação. A observação faz uso dos nossos
sentidos (visão, tato, olfato, paladar e audição) e também de equipamentos tais como
microscópio, balança, termômetro, etc. Na observação se procura caracterizar o objeto de
estudo. As observações englobam as propriedades organolépticas, as propriedades físicas,
químicas, físico-químicas e as interações com o meio ambiente.
ii) Hipótese:
A hipótese é uma explicação provisória para o conjunto de dados obtidos com as
observações. Ela fornece um rumo ao trabalho de pesquisa e relaciona os fatos ou fenômenos
observados.
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iii) Experimentação:
A experimentação é o conjunto de etapas utilizadas na verificação da hipótese. Ao
analisar uma propriedade (variável dependente,Y), geralmente se faz a variação de um fator
(variável independente,X) por vez mantendo-se os demais constantes. Dessa forma se tem a
relação da propriedade com tal fator: Y = f(X)
iv) Generalização:
“A generalização consiste essencialmente em passar da descoberta de uma relação
constante entre dois fatos, ou dois fenômenos, ou duas propriedades, ou duas
variáveis (X e Y) à afirmação de uma relação essencial (X e Y)”.(Lenzi e col., 2004)
A generalização é a chamada lei científica e, uma teoria científica é uma hipótese que
unifica um conjunto de leis científicas numa lei mais ampla e geral.
1.4 - Equipamentos Básicos de Laboratório:
1.4.1 - Vidrarias e equipamentos de laboratório
Abaixo estão relacionados os equipamentos básicos de laboratório. Outros
equipamentos podem ser consultados no site http://www.deboni.he.com.br/materiais.pdf
Tubo de ensaio
Copo de Béquer
É usado para efetuar reações
com pequenas quantidades de
reagentes. Pode ser aquecido
diretamente na chama do bico
de Bunsen, com cuidado.
Erlenmeyer
Recipiente usado em reações,
dissolução
de
substâncias,
aquecimento de líquidos, etc. Para
levá-lo ao fogo, use tripé com a
proteção da tela de amianto.
Proveta
Empregado na dissolução de
substâncias,
nas
reações
químicas, no aquecimento de
líquidos e nas titulações. Sua
capacidade é variável.
É empregada nas medições de
volumes de líquidos. A sua
capacidade varia de 5 mL a 2.000
mL. Nunca deve ser aquecida.
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Pipetas
Kitassato
São
utilizadas
para
transferências precisas de
volumes de líquidos. Existem
dois tipos de pipetas: 1) as
pipetas graduadas e 2) as
pipetas volumétricas (com
bulbos), que só permitem
medir um volume único de
líquido.
Bureta
É utilizado para efetuar filtrações a
vácuo.
Balão com saída lateral
Consiste de um tubo cilíndrico
graduado que apresenta na
parte inferior uma torneira que
controladora da vazão do
líquido que está dentro da
bureta.
É
empregada
especificamente
nas
titulações.
É mais utilizado para efetuar
destilações simples. A saída lateral
por onde passa o vapor destilado, é
ligada ao condensador. Na parte
superior coloca-se uma rolha
furada, com termômetro.
Balão de fundo redondo
Balão volumétrico
É mais usado para o aquecimento
Possui um traço de aferição no
de líquidos e reações com
gargalo que é longo e é usado
desprendimento de gases.
no preparo de soluções que
precisam ter concentrações
definidas. A capacidade dos
balões varia de 50 mL a 2 L.
Balão de fundo chato
Vidro de relógio
Balão de vidro de volume
variável,
utilizado
em
aquecimentos,
refluxos,
destilação
e
para
a
conservação de materiais.
Funil de vidro
Usado em transferências
líquidos e em filtrações
laboratório,
isto
é
separação das fases
misturas heterogêneas.
de
de
na
de
Permite a pesagem de reagentes
ou é utilizado para cristalizar
substâncias. Também, pode ser
usado para cobrir o copo de
Béquer em evaporações.
Funil de separação ou decantação
Recipiente de vidro em forma de
pêra, que possui uma torneira. É
Utilizado para separar líquidos
imiscíveis. Deixa-se decantar a
mistura; a seguir abre-se a torneira
deixando escoar a fase mais densa.
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Tubos em U
Tubo recurvado em forma de
U, quando preenchido com
uma solução especial funciona
como ponte salina permitindo
a passagem de íons na
montagem de uma pilha de
Daniell.
Condensador
É
empregado
nos
processos de destilação.
Sua
finalidade
é
condensar os vapores do
líquido. É refrigerado a
água.
Funil de büchner
São recipientes de porcelana de
diferentes diâmetros, na sua parte
interna se coloca um disco de
papel de filtro. Assim, é utilizado
para realizar filtrações a vácuo.
Cápsula de porcelana
Usada
em
evaporações,
dissoluções
a
quente,
calcinação,
secagem
e
aquecimentos
Cadinho de porcelana
Almorafiz de porcelana com pistilo
Usado para o aquecimento a
Utilizado para triturar e
seco (calcinação), eliminação
pulverizar sólidos.
de substâncias orgânicas,
secagem e fusões, no bico de
Bunsen ou mufla.
Suporte Universal
Bastão de vidro
Suporte de ferro que
permite sustentar vários
outros utensílio como
argolas, garras, etc.
Garra metálica
Utilizado
para
agitar
substâncias
facilitando
a
homogeneização.
Auxilia
também na transferência de
um líquido de um recipiente
para outro.
Mufa
Estas garras permitem
sustentar outros objetos
nos suportes.
É um adaptador do suporte
universal
e
de
outros
utensílios.
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Pinça metálica ou Tenaz
Anel metálico ou argola
Pinças metálicas são usadas
É um anel metálico que
para
segurar,
cadinhos,
se adapta ao suporte
cápsulas,
etc.,
quando
universal. Serve como
aquecidos.
suporte para a tela de
amianto,
funil
de
separação,
funil
simples, etc
Tripé de ferro
Triângulo de porcelana
Usado
para
sustentar
cadinhos de porcelana em
aquecimentos diretamente
no bico de Bunsen durante
uma calcinação. Fica sobre
a argola ou tripé
Tela de amianto
Usado para sustentar a tela de
amianto ou o triângulo de
porcelana.
Bico de Bunsen
Usado
para
sustentar
frascos de vidro que vão ao
aquecimento, pois distribuí
uniformemente o calor
proveniente das chamas do
bico de Bunsen, evitando
assim,que se quebrem
É a fonte de aquecimento mais
empregada em laboratório.
Apresenta uma base, um tubo
cilíndrico, um anel móvel e
uma válvula. A chama do bico
deve ser a azul (oxidante)
pois não deixa resíduos nos
materiais.
Espátula
Frasco lavador ou pisseta
Permite retirar substâncias
É empregada na lavagem de
sólidas de frascos. É
recipientes por meio de jatos
confeccionada em osso,
de água ou de outros
porcelana ou metal.
solventes. O mais utilizado é o
de plástico, pois é prático e
seguro.
Mufla
Pinça ou Garra de madeira
Usada para segurar tubos de
É um tipo de estufa que
ensaio durante o aquecimento
permite calcinar materiais
direto no bico de Bunsen.
evitando queimaduras nos
dedos.
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Balança analítica
Capela
É um instrumento que tem
uma grande sensibilidade de
pesagem algumas chegam a
0,0001 grama.
Local fechado, dotado
de um exaustor onde se
realizam as reações que
liberam gases tóxicos
num laboratório.
Termômetro
Papel de filtro
É um instrumento
que permite observar
a temperatura que
vão
alcançando
algumas substâncias
que
estão
sendo
aquecidas.
Papel poroso, que
retém
as
partículas sólidas,
deixando passar
apenas a fase
líquida.
Estufa
Aparelho
elétrico
utilizado
para
dessecação
ou
secagem
de
substâncias sólidas,
evaporações lentas de
líquidos, etc.
1.4.2 - Utilização do Bico de Bunsen
Grande parte dos aquecimentos utilizados em laboratório são feitos mediante o bico de
Bunsen, ou de suas modalidades. O bico de Bunsen é um instrumento, que recebe um gás
combustível (por exemplo, gás de cozinha), que entra por um orifício muito pequeno na base
de um tubo que possui janelas (orifícios) que podem ser fechadas ou mantidas abertas por um
anel metálico móvel, também com orifícios.
As regulagens do controle de entrada de gás combustível originaram outros modelos
de queimadores (bicos), como por exemplo, o bico de Tirril e o bico de Mecker (Figura 2.1),
que produzem chamas mais quentes.
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(a)
(b)
Figura 1.2 - Bico de Tirril (a) e bico de Mecker (b)
1.5 - Chama
A chama é um estado plasmático da matéria. Nela encontra-se o estado indefinido e
instável da matéria. Os saltos quânticos dos elétrons emitem as cores características de cada
chama. Existem dois tipos básicos de chamas: a chama oxidante (A), de cor azulada, é mais
quente, e a chama redutora (B), de cor amarelada, é menos quente que a oxidante.
Uma chama normal apresenta diversas partes que são denominadas de zonas da
chama. A Figura 3 mostra as diversas zonas de uma chama:

Zona oxidante que pode chegar a 1.540°C;

Zona redutora que pode chegar a 530°C;

Zona externa da chama que apresenta uma coloração azul violeta, quase invisível – onde
os gases estão expostos ao ar (ar secundário) e sofrem combustão completa. Está é uma
zona oxidante;

Zona interna da chama que é limitada por uma casca azulada, contendo os gases que
ainda não sofreram combustão, formando uma mistura carburante;

Zona intermediaria que é luminosa (amarelada), caracterizada por combustão
incompleta, pela falta de oxigênio. A chama apresenta pequenas partículas de carbono
que, incandescentes, dão luminosidade à chama. Esta é a zona redutora.
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Figura 1.3 - Diferentes zonas de uma chama.
Quando se usa o bico de Bunsen, deve-se primeiramente fechar a entrada de ar; em
seguida, um fósforo deve ser aceso e a válvula de gás aberta para dar origem a uma chama
grande e amarela que desprende fuligem. Esta chama não tem uma temperatura suficiente
para o aquecimento de substância alguma, para conseguir uma chama mais "quente", a
entrada de ar deve ser aberta até que se consiga uma chama azul; isto ocorre porque o
oxigênio mistura-se com o gás, tornando a queima deste mais eficiente.
Experiência 1 - O Método Científico
Objetivos: Desenvolver o processo de observação através da aplicação do método científico e
aprender a fazer o registro científico dos fatos.
Materiais utilizados:
- Velas de diferentes tamanhos e bitolas;
- Erlenmeyers;
- Régua;
- Bacia rasa com água, etc.
- Balança;
- Barbante (fio)
- Relógio;
- Fósforo
- Bequers;
- Bico de bunsen
Parte 1 - Observação (e registro) de uma vela apagada.
- Pegar a vela. Descrever as propriedades organolépticas e propor observações das
propriedades físicas e químicas.
- Registrar o número máximo de propriedades observadas numa vela qualquer apagada.
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Parte 2 - Observação (e registro) de uma vela acesa
- Acender a vela.
- Observar a chama, fazer hipóteses sobre ela, experimentar estas hipóteses, concluir a
respeito.
- Acender o bico de Bunsen para comparar as chamas.
- Registrar o número máximo de propriedades observadas numa vela qualquer acesa, omitindo
as propriedades da mesma apagada.
Parte 3 - Observação (e registro) de uma vela na água
- Colocar uma vela dentro de um frasco com água.
Aplicar os passos do método científico: Fato observado, a hipótese, a
experimentação (medir a densidade da vela), a conclusão (generalização).
2 - Leitura de instrumentos:
Quando realizamos uma medida precisamos estabelecer a confiança que o valor
encontrado para a medida representa. Para representar corretamente a medida realizada
devemos utilizar os algarismos significativos.
2.1 - Algarismos Significativos
O valor que expressa à magnitude de uma grandeza apresenta algarismos conhecidos
com certeza mais o algarismo duvidoso e todos estes algarismos são denominados algarismos
significativos. Por exemplo, ao medir o volume de uma amostra líquida numa proveta de 25
mL, encontrou – se o valor 17,24 mL, como mostra a Figura 4.
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Figura 2.1 – Medição do volume de uma amostra líquida.
Este resultado 17,24 mL tem quatro algarismos significativos (os dígitos um, sete e
dois são conhecidos com certeza e o quatro é o algarismo duvidoso – aquele que foi
estimado). O algarismo duvidoso sempre está na casa decimal em que está o limite de erro do
aparelho de medida utilizado. Como o limite de erro de uma proveta corresponde à metade de
sua menor divisão, no caso da proveta acima mencionada, este limite é de 0,05 mL; por isso
que no valor 17,24 mL o dígito 4 corresponde ao algarismo duvidoso. Já no caso de um valor
de massa igual a 7,241 g, medido numa balança cujo fundo de escalas é 0,001 g (para
balanças, o limite de erro é igual à menor divisão), os dígitos sete, dois e quatro são
conhecidos com certeza e o um é o algarismo duvidoso.
Qual o número de algarismos significativos no valor dos limites de erro da proveta e
da balança – 0,05 ml e 0, 001 g, respectivamente? 0,05 mL é igual a 5x10-2 e 0,001 g é igual
a
1x10-3 que é igual a um (1) mg. Ao se expressar essas magnitudes de volume e de
massa, utilizando notação científica (potências de dez), fica claro que tanto 0,05 mL como
0,001 g têm somente um algarismo significativo. Conseqüentemente, tem-se a seguinte regra:
“Se à esquerda de um número só houver zeros, estes zeros não são algarismos significativos”.
Freqüentemente, é difícil decidir qual o número de algarismos significativos em
valores que contêm muitos zeros, por exemplo, em um volume igual a “500 mL ou em uma
massa igual a 200 g. Nestes casos, a decisão deve ser tomada levando – se em conta o limite
de erro do aparelho utilizado. Assim, um volume de 500 mL deve ser expresso como:
a) 500,0 mL – 5,000x10² mL, se a menor divisão da proveta utilizada for 1 mL;
b) 500,0 mL – 5,00x10² mL , se a menor divisão da proveta utilizada for 10 mL;
Já uma massa de “200 g” deve ser expressa como:
a) 200,00 g, se o fundo de escala da balança for centigrama, isto é 0,01 g;
b) 200,0 g, se o fundo de escala da balança for decigrama, isto é 0,1 g;
c) 200 g, se o fundo de escala for grama.
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Nos casos acima, os valores de volume e massa expressos tem os seguintes
significados: 500,0 +/- 0,5 mL, 200,00 +/- 0,01g, 200,0 +/- 0,1 g e 200 +/- 1 g,
respectivamente. Note que, em todos os casos, o algarismo duvidoso (o ultimo algarismo) está
na mesma casa decimal que o limite de erro.
Quando se conhece como expressar corretamente o valor da magnitude de uma
grandeza de modo que ele contenha todos e somente os algarismos significativos, precisamos
verificar como realizar operações aritméticas com eles e entre eles? O que será mostrado a
seguir.
Exemplo: Se você mede o comprimento de um barbante e obtêm como valor 13 cm. Ao escrever o
número dessa maneira você está dizendo que o número 3 é o algarismo duvidoso. Caso você queira
expressar essa medida em metros, kilometros ou milimetros, como escrever deixando sempre claro
que o 3 é o algarismo duvidoso? A resposta para essa pergunta é o uso de potências de 10. Veja:
-2
13 cm = 13 x 10 m = 0,13 m
13 cm = 13 x 10 mm, seria errado escrever 13 cm = 130 mm, pois aqui você diz que o 3 é certo e o
duvidoso é o zero.
-5
13 cm = 13 x 10 km = 0,00013 km, nesse caso está correto escrever assim pois os zeros a esquerda
não são significativos.
2.2 - Operações com Algarismos Significativos
Vamos exemplificar utilizando a medida de massa de dois objetos pesados em
balanças diferentes, obtendo-se as seguintes massas: m1 = 6,3 g e m2 = 2,14g.
A magnitude da massa m1 é conhecida com dois algarismos significativos; sabe-se,
com certeza, que a massa está entre 6,2 e 6,4 g. Já a massa m2 é conhecida com três
algarismos significativos; neste caso, sabe-se, com certeza, que a massa esta entre 2,13 e 2,15
g. Mas qual a massa total dos dois objetos? Basta somar as duas massas individuais.
Entretanto, deve-se observar que o algarismo duvidoso de m1 está na faixa de décimo de
grama e m2 está na faixa de centésimo de grama.
2.3 - Arredondamento de Números
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Muitas vezes, a resposta a uma operação aritmética contém mais algarismos do que os
significativos. Nesses casos, as seguintes regras devem ser usadas para arredondar o valor até
o número correto de algarismos significativos:
a) Quando o algarismo seguinte ao último número a ser mantido é menor que 5, todos os
algarismos indesejáveis devem ser descartados e o último número é mantido intacto.
Exemplo: ao se arredondar 2,14 para dois algarismos significativos, obtém-se 2,1; ao se
arredondar 4,372 para três algarismos significativos, obtém-se 4,37.
b) Quando o algarismo seguinte ao último número a ser mantido é maior que 5, ou 5 seguido
de outros dígitos, o último número é aumentado em 1 e os algarismos indesejáveis são
descartados: Exemplo: ao se arredondar 7,5647 para quatro algarismos significativos, se
obtém 7,565; ao se arredondar 3,5501 para dois algarismos significativos, obtém-se 3,6.
c) Quando o algarismo seguinte ao último número a ser mantido é um 5 ou um 5 seguido de
zeros, tem-se duas possibilidades: Se o último algarismo a ser mantido for ímpar, ele é
aumentado em 1 e o 5 indesejável (e eventuais zeros) é descartado. Se o último algarismo a
ser mantido for par (zero é considerado par), ele é mantido inalterado e o 5 indesejável ( e
eventuais zeros) é descartado. Exemplo: ao se arredondar 3,250 para dois algarismos
significativos, obtém-se 3,2 ao se arredondar 7,635 para três algarismos significativos, obtémse 7,64; ao se arredondar 8,105 para três algarismos significativos obtém-se 8,10. Note que,
neste caso, o último dígito do número arredondado sempre será par.
Adição e Subtração
O resultado de uma soma ou de uma subtração deve ser relatado com o mesmo numero de
casas decimais que o termo com o menor número de casas decimais. Por exemplo, os
resultados da seguintes soma e subtração.
6,3
+ 2,14
90
e
8,44 = 8,4
- 2,14
87,86 = 88
Devem ser relatados como 8,4 e 88, respectivamente, pois 6,3 têm somente uma casa decimal
e 90 não tem nenhuma.
Multiplicação e Divisão
19
O resultado de uma multiplicação ou de uma divisão deve ser arredondado para o
mesmo número de algarismos significativos que o do termo com menor número de algarismos
significativos. Por exemplo, os resultados das seguintes multiplicação e divisão.
6,3 x 2,14 = 13,482 = 13
6,3
 2,9439252  2,9
2,14
e
Devem ser relatados como 13 e 2,9, respectivamente. Pois o termo 6,3 tem somente dois
algarismos significativos.
Quando um cálculo envolver mais de uma operação após a realização de cada
operação, pode-se ou não efetuar o arredondamento para o devido número de algarismos
significativos. Por exemplo:
13,428 x
6,2
= 13,428 x 0,069 = 0,93
90,14356
13,428 x
6,2
= 0,923566... = 0,92
90,14356
ou
Note que no segundo caso o arredondamento só é feito após a realização de todas as
operações, mostrando que o resultado final depende de como a operação foi feita e da
realização ou não de arredondamento(s) a cada etapa do cálculo. Assim, para fins de
padronização e considerando o uso de calculadoras eletrônicas, nos cálculos deste livro de
arredondamentos deverão ser feitos somente para o resultado final.
Exemplos:
35,27
25,2 cm x 3.192 cm = 80.438,4 = 8,04 x 104 cm2
11,3
+ 102,192
148,762 = 148,8
Experiência 2 - Técnicas de laboratório
Técnica de transferência de líquido com uso do bastão.
20
Uso de pipeta, pera, béquer e proveta.
Leitura de temperatura
3 - Tratamentos e Registro de Dados Experimentais
3.1 - Erros de medidas
O processo de medidas consiste em atribuir um valor numérico a uma grandeza física,
considerando um determinado sistema de referência. Cada grandeza utiliza equipamentos
específicos para as medidas. Qualquer medida está sujeita a erro devido às limitações do
observador, do método ou do equipamento usado. Assim, procura-se eliminar as possíveis
fontes de erro para garantir a confiabilidade de uma medida.
3.2- Classificação dos erros de medidas
a)
Erros grosseiros: São erros resultantes da manipulação da amostra ou do equipamento
pelo observador. São causados por descuido, falta de habilidade manual ou de capacidade
técnica do observador. Os erros grosseiros podem ser evitados através do treinamento do
observador.
b) Erros sistemáticos: São erros que se repetem, são constantes, tornando sistematicamente
maiores ou menores que o valor mais provável da grandeza. Estão relacionadas com as
imperfeições dos instrumentos de observação (equipamentos não calibrados), método e
reagentes inadequados (por exemplo, presença de impureza). Os erros sistemáticos
podem ser detectados pela comparação dos dados obtidos por diferentes observadores ou
através de diferentes instrumentos do mesmo tipo.
c)
Erros aleatórios: Ocorrem devido as mudanças que ocorrem sem regularidade nas
condições de medida, causadas, por exemplo, por flutuações na corrente ou na diferença
de potencial elétrico, vibrações mecânicas, correntes de ar e interferências
eletromagnéticas. A ocorrência desse tipo de erro não pode ser prevista e frequentemente
não pode ser controlada pelo observador. Entretanto, admite-se que os erros aleatórios
sigam a Lei da Distribuição Normal ou Distribuição de Gauss, ou seja, pode-se submeter
os dados obtidos a tratamentos estatísticos para a determinação do valor mais provável a
partir de uma série de medidas.
21
3.3 - Definições de erros
Erro absoluto: é a diferença entre o valor exato (ou verdadeiro) da grandeza física e o seu
valor determinado experimentalmente.
Eabs= X - Xv,
onde: Eabs= erro absoluto, X= valor medido e Xv= valor verdadeiro da grandeza.
Nos casos em que o valor exato é desconhecido, se usa o valor mais provável ou
representativo. Esse valor é obtido pela média aritmética ou através da mediana do conjunto
de medidas realizadas.
Se fizermos várias medidas de temperatura e obtemos como resultado: 20,46; 20,42;
20,45; 20,48 e 20,48. O melhor valor para representar esta medida é a média aritmética dos
valores medidos, por exemplo:
20,46
20,42
20,45
20,48
20,48
Média  20,46ºC
O desvio de cada medida será:
[20,46 – 20,46] = 0,00
[20,42 – 20,46] = 0,04
[20,45 – 20,46] = 0,01
[20,48 – 20,46] = 0,02
[20,48 – 20,46] = 0,02
Média dos desvios 
0,02
Portanto, o desvio médio é de 0,02 e o valor da medida é: 20,46 ± 0,02 oC.
Erro relativo (Erel): expressa a incerteza da determinação como uma fração da quantidade
medida, sendo calculada através da relação:
22
Erel= Eabs / Xv
O erro relativo é adimensional e é frequentemente expresso em partes por cem:
Erel percentual= Erel(%)= (Eabs/ Xv) x 100
Ou em partes por mil.
Exemplo: Uma certa amostra possui um teor exato de ferro igual a 65,80g de Fe/100g de
amostra. Numa análise, o teor obtido foi igual a 66,10 % (m/m). Calcular o erro absoluto e o
erro relativo dessa determinação.
Resolução:
Eabs=66,10g -65,80g= 0,30g de Fe/100g de amostra
Erel percentual=
 0,30 gdeFe / 100 gdeamostra
x100
65,80 gdeFe / 100 gdeamostra
As unidades iguais se cancelam e,
Erel percentual= + 0,45%= 0,45 partes em cem ou 4,5 partes em mil
Precisão: A precisão de uma determinação está relacionada com a concordância entre as
diversas medidas de uma mesma quantidade (reprodutibilidade). Assim, quanto menor for a
dispersão dos valores obtidos, mais precisa será a determinação.
Exatidão: A exatidão de uma medida tem relação com seu erro absoluto, ou seja, com a
proximidade entre o valor medido e o valor verdadeiro da grandeza. A exatidão pode ser
alcançada através da eliminação dos erros e do aumento da precisão.
Exemplo: considere que um objeto teve sua massa determinada oito vezes numa balança de
centigramas, com os seguintes resultados (o valor “  0,01g” refere-se à incerteza associada ao
emprego da balança de centigramas):
23
14,22  0,01g
14,20  0,01g
14,21  0,01g
14,20  0,01g
14,21  0,01g
14,21  0,01g
14,20  0,01g
14,22  0,01g
Esta determinação pode ser considerada precisa, uma vez que há pequena diferença entre
resultados individuais.
Considere agora que a massa verdadeira do objeto é igual a 14,22g. De posse desta
informação, pode-se afirmar que a determinação realizada é exata, além de precisa, pois os
valores encontrados diferem pouco do valor verdadeiro da grandeza.
3.4 - Registro e interpretação de resultados
Os registros devem ser feitos, quando possível, na forma de tabelas e ou gráficos
(figuras). Esses devem ser claros para que o leitor consiga compreender o que eles querem
informar.
Tabelas
Uma tabela sempre deve conter um título, um cabeçalho, um corpo e um rodapé.
Exemplo: Tabela 3.1 - Valores de Ka para ácidos monopróticos fracos.
Nome do ácido
Fórmula Ka*
Ácido nitroso
HNO2
7,1x10-4
Ácido fórmico
HCHO2
1,8x10-4
Ácido hipocloroso HOCl
3,0x10-8
* Os valores foram obtidos a 25ºC.
Gráficos (Figuras)
O gráfico pode ser a representação dos dados tabelados ou não. Ele deve ter um título
que é colocado em baixo da figura e se necessário deve apresentar uma legenda.
Finalidades de um gráfico:
 visualizar a correlação existente entre variáveis medidas;
 calcular parâmetros (constantes, etc.). Por exemplo, a determinação do coeficiente
linear e do coeficiente angular;
24
 escolher entre dois métodos o mais sensível. Por exemplo, a determinação da
sensibilidade de um método analítico;
 identificar compostos químicos, conforme Figura 3.1;
 interpolar respostas. Por exemplo, através da curva analítica determinar a
concentração de uma solução desconhecida;
 mostrar a estrutura e funcionamento de algum equipamento;
 mostrar o caminho de algum processo, ou método, neste caso denominado de
fluxograma.
Figura 3.1: Espectro vibracional na região do infra-vermelho do álcool etílico.
(http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/04/espect.pdf)
As bandas que aparecem na região de 2800 a 3000 cm-1 referem-se ao movimento
vibracional dos grupos funcionais C-H, existentes nos dois grupos funcionais, CH2 e CH3. A
banda que aparece em 1200 cm-1 refere-se ao movimento de vibração do grupo C-O, e o modo
vibracional observado em 3400 cm-1 refere-se ao grupo funcional O-H. A banda em 1600 cm-1
refere-se ao movimento de deformação de ângulo das ligações CH2 e CH3.
Análise Gráfica
Sabemos que, em escalas lineares, uma reta é sempre descrita por uma equação do
tipo:
Y = ax + b
A inclinação da reta fornece o valor de a. A interseção da reta com o eixo dos Y
fornece o valor de b se o eixo Y passar por x = 0.
25
Os pontos obtidos na experiência devem ser marcados no papel milimetrado. Traça-se
a seguir uma reta média como mostrado na Figura 3.2. A reta média é a reta mais provável: a
reta não passa necessariamente sobre todos os pontos marcados no papel, nem mesmo
sobre os pontos inicial e final.
Figura 3.2 - Exemplo de gráfico a partir de dados experimentais.
Cálculo dos coeficientes
Coeficiente Linear
O coeficiente linear da reta é o valor da ordenada Y quando a abscissa vale zero. Isto
é. Coeficiente linear = b = (Y) (quando X=0)
Coeficiente angular
Pela Figura 3.2, os pontos P e Q não são pontos experimentais. Os pontos P e Q
devem ser marcados fora da região delimitada pelos pontos experimentais, de forma a obterse b com maior quantidade de algarismo. O coeficiente angular da reta será dado por:
a
y p  yq
x p  xq
Determinação dos coeficientes pelo método dos mínimos quadrados
Os coeficientes a e b são determinados pelas equações:
a
n.( Yi . X i )  ( X i ).( Yi )
n.[ ( X i ) 2 ]  ( X i ) 2
26
b
( Yi ).[ ( X i ) 2 ]  ( X i ).(  X i Yi )
n.[ ( X i ) 2 ]  ( X i ) 2
A Tabela 3.2 apresenta os cálculos com as variáveis Y e X necessárias nas fórmulas acima.
Tabela 3.2 - Parâmetros para o cálculo do coeficiente linear e angular da função Y = f (X)
n
Yi
Xi
(Xi)2
Yi.Xi
1
5.005
100,0
1,000.104
5,005.105
2
2505
50,00
2,500.103
1,2525.105
3
505,0
10,00
1,000.103
5,050.103
4
5,000
0,0000
0,0000
0,000.100
5
-495,0
-10,00
1,000.102
4,950.103
6
-2.495
-50,00
2,500.103
1,2475.105
7
-4.995
-100,0
1,000.104
4,995.105
Σ Yi = 35,00
Σ Xi = 0,0000
Σ(Xi)2 = 2,520.104
Σ Yi.Xi = 1,260.106
a) Cálculo do coeficiente angular
Substituindo as expressões da equação pelos respectivos valores da Tabela 3.1, temos,
a
7  (1,262.10 6 )  (0,0000)(35,00)
 50,00
7  2,520.10 4  0,0000
Comparando os resultados obtidos pelos dois métodos, observamos que, os resultados
obtidos pelo método matemático dos mínimos quadrados são resultados mais exatos, mais
precisos, isto é, com um número maior de algarismos significativos. O papel milimetrado é
limitado quanto ao número de algarismos significativos do resultado. Além do mais, a
inclinação da reta, ou da curva, se os pontos forem dispersos é muito subjetiva. Isto introduz
incertezas na determinação gráfica de a e de b.
b) Cálculo do coeficiente linear
Substituindo as expressões da equação pelos respectivos valores da Tabela 3.2, temos
b
(35,00)(2,520.10 4 )  (0,0000)(1,262.10 6 )
 5,000
7  2,520.10 4  0,0000
27
Experiência 3 - Medidas
Objetivos
No final desta experiência o estudante deverá ser capaz de:

Usar e ler termômetros, balanças, provetas e pipetas;

Utilizar algarismos significativos;

Distinguir o significado de precisão e exatidão.
Materiais
 Béquer (50 mL e 200 mL)
 Cadinho de porcelana
 Termômetro
 Vidro relógio
 Gelo
 Conta gotas
 Bastão de vidro
 Proveta (50 mL)
 Cloreto de sódio (NaCl)
 Pipeta volumétrica (50 mL)
 Rolha de borracha
Procedimento Experimental
Medidas de Temperatura
a) Coloque cerca de 200 mL de água da torneira em um béquer, meça e anote a temperatura
utilizando o termômetro, descarte a água na pia.
b) No béquer prepare uma mistura de 20 mL de água e gelo (1 a 2 cubos). Agite devagar com
o bastão de vidro e meça a temperatura da mistura.
c) Adicione 5g de cloreto de sódio (sal de cozinha) na mistura de gelo e água. Agite devagar
com o bastão de vidro e meça a temperatura da mistura.
Medidas de Massa
a)
Três objetos: uma rolha de borracha, um cadinho de porcelana e um frasco de pesagem
(vidro de relógio), encontram-se em sua bancada.
28
b)
Antes de pesá-los, pegue cada objeto e tente estimar qual o mais pesado e qual o mais
leve, enumerando de 1 (mais pesado) a 3 (mais leve) na tabela da folha de dados.
c)
Pese um béquer seco. Adicione 50 gotas de água destilada com um conta-gotas e pese
o conjunto. O propósito deste procedimento é encontrar o número de gotas em um mililitro
(mL) e o volume de uma gota de água.
Medida de Volume (Exatidão e Precisão)
Medida com a proveta:
a) Pese um béquer seco e anote o seu peso, anotando até uma casa depois da vírgula.
b) Meça 50 mL de água destilada utilizando uma proveta.
c) Coloque os 50 mL de água no béquer e pese-o novamente.
d) Meça novamente mais 50 mL de água e adicione no mesmo béquer e pese-o novamente.
e) Faça isso mais uma vez, ou seja, meça mais 50 mL de água e adicione no béquer,
completando 150 mL e pese-o novamente.
Medida com a pipeta volumétrica:
a) Utilizando o mesmo béquer anteriormente pesado, seque-o bem e adicione 50 mL de água
destilada utilizando uma pipeta volumétrica, a seguir pese-o.
b) Meça novamente mais 50 mL de água e adicione no mesmo béquer e pese-o novamente.
c) Faça isso mais uma vez, ou seja, meça mais 50 mL de água e adicione no béquer,
completando 150 mL e pese-o novamente.
DADOS:
Medidas de Temperatura
Temperatura da água da torneira: ________oC
Água com gelo depois de agitada: ________ oC
Água com gelo e sal: ________ oC
29
Medidas de Massa
Numere de 1 a 3 os objetos (1 = mais pesado)
Objeto
Ordem da massa
Massa medida (g) Ordem da massa real
estimada
Rolha de borracha
Vidro relógio
Cadinho
Medida da massa de uma gota de água
Massa do béquer: _________g
Massa do béquer + 50 gotas de água: _________g
Massa de 50 gotas de água: _________g
Massa de 1 gota de água:____________g
Medida de Volume:
PROVETA
PIPETA
Massa do béquer antes da adição da água
Após a adição do 1o (50 mL) de água
Após a adição do 2o (50 mL) de água = 100ml
Após a adição do 3o (50 mL) de água = 150 ml
Massa do 1o (50 mL) de água
Massa do 2o (50 mL) de água
Massa do 3o (50 mL) de água
Média das três medidas de massa
Desvio de cada medida com relação à média
Média dos desvios
Valor da medida
(

)g
(

)g
30
Referências:
1. LENZI, E., et al.; Química Geral Experimental, Rio de Janeiro, Freitas Bastos
Editora, 2004.
2. SPOGANICZ, B.; DEBACHER, N. A.; STADLER, E.; Experiências de Química
Geral, 2 ed., Florianópolis, FEESC, 2003.
3. SILVA, R. R.; BOCCHI, N.; ROCHA FILHO, R. C.; Introdução à Química
Experimental. São Paulo, Ed. McGraw – Hill, 1990.
4. BELTRAN, N. O.; CISCATO, C. A. M. Química, 2.ed. São Paulo: Cortez, 1991.
5. BERAN, J.A. Laboratory Manual for Principles of General Chemistry. 5.ed.New
York: John Wiley & Sons.
4 - Identificação de compostos a partir de suas propriedades físicas
4.1 - Propriedades físicas
As propriedades físicas de um composto são aquelas que ele possui no estado puro e a
partir destas propriedades é possível fazer a sua identificação. As propriedades mais
conhecidas incluem a densidade, o ponto de fusão e o ponto de ebulição. Mas, existem outras
propriedades importantes como o peso molecular, o índice de refração, a rotação óptica,
espectros (infravermelho, ressonância magnética, ultravioleta-visível), etc.
4.1.1 – Densidade
A densidade expressa à relação entre a massa de um corpo e o volume ocupado por
ele.
A sua unidade de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI) são gramas
por mililitro (g.mL-1) para um líquido e gramas por centímetro cúbico (g.cm3) para um sólido.
31
Quando se juntam dois materiais de densidades diferentes, o menos denso flutua no mais
denso. Por causa disso, óleo e gelo flutuam na água.
O densímetro é um aparelho capaz de medir a densidade dos líquidos nos quais é
colocado. Quanto mais denso for esse líquido, maior a tendência do instrumento flutuar nele.
Assim é possível medir a densidade de vários fluidos (líquidos ou gases).
Pode-se medir a densidade dos líquidos colocando-se neles um objeto para flutuar. O
nível de flutuação do objeto depende da densidade do líquido no qual o objeto é colocado.
Comparando-se os níveis de flutuação em vários líquidos, é possível estimar suas densidades.
Experiência 4 - Construção de um Densímetro
Objetivos
No final desta experiência o estudante deverá ser capaz de:
 Construir um densímetro e estimar a densidade de diversos tipos de líquidos.
Materiais

Tubo de ensaio

Areia

Álcool comercial

Sal de cozinha

Açúcar

Óleo de cozinha

Leite

Proveta 50 mL
Parte experimental
1. Coloque no fundo do tubo de ensaio aproximadamente 2g de areia. Experimente colocar o
tubo de pé dentro da proveta com aproximadamente 30 mL de água. A quantidade de areia
deve ser suficiente para permitir que o tubo de ensaio se mantenha em pé e flutue na água.
Caso isso não ocorra, aumente ou diminua a quantidade de areia que você colocou no
32
interior do tubo até conseguir seu objetivo. O nível de flutuação do aparelho depende da
densidade do líquido no qual é colocado. Comparando o deslocamento de volume da água
que tem densidade conhecida é possível calcular a densidade de um líquido desconhecido
sabendo qual o volume deslocado por regra de três inversa. É necessário fazer a regra de
três inversa pois a densidade e o volume são variáveis inversamente proporcionais.
2. Verifique o volume de água deslocado pelo densímetro na água. Dê a esse deslocamento o
valor de densidade igual a 1 (densidade da água = 1 g/cm³).
3. Coloque o densímetro em álcool comercial. O deslocamento encontrado corresponde à
densidade 0,8 (ou seja, 0,8 g/cm³).
4. Prepare uma solução saturada de sal de cozinha e água. Para isso, junte sal à água até que
ela não consiga dissolvê-lo mais. A solução obtida tem densidade próxima a 1,2 g/cm³.
Faça no tubo a marca correspondente a esta densidade.
5. Com o densímetro construído procure avaliar as densidades de diferentes tipos de líquidos
como:

Mistura de álcool e água em proporções iguais;

Solução saturada de açúcar em água;

Óleo de cozinha;

Leite.
Os densímetros profissionais são fabricados de vidro. Rigorosamente calibrado,
permitem medir densidades com grande precisão. Com eles é possível, por exemplo, controlar
a composição do álcool combustível vendido nos postos, o teor de água no leite, o percentual
de uma substância presente numa solução, etc.
4.1.2 - Ponto de fusão
O ponto de fusão de um composto serve para identificá-lo e também para estabelecer
sua pureza. A técnica de determinação consiste em aquecer lentamente uma pequena
quantidade de material em uma aparelhagem equipada com um termômetro e um banho ou
placa de aquecimento. O ponto de fusão também indica a pureza do material, um intervalo de
4ºC entre o valor experimental e o esperado da temperatura de fusão indica que a amostra é
aproximadamente 96% pura. Cada 1% de impurezas diminui aproximadamente o ponto de
33
fusão de 1ºC. Alem disso, impurezas, fazem com que a temperatura varie durante a fusão
como mostrado nas figuras abaixo.
Figura 4.1 – Substância pura
Figura 4.2 – Substância impura
Assim se um composto apresenta um ponto de fusão de 86ºC, mas começa a fundir a 79ºC e
fica totalmente líquido a 83ºC dizemos que o composto é impuro, pois possui um intervalo de
fusão. Portanto, 86 – 79 = 7, ou seja, 7% de impurezas e a pureza do material é de 93%.
O fato de que as impurezas diminuem os pontos de fusão possibilita a distinção entre dois
compostos com o mesmo ponto de fusão. Suponha que no laboratório haja dois frascos
rotulados A e B, e um terceiro frasco sem rótulo. O sólido, nos três frascos, possui o mesmo
ponto de fusão (por exemplo, 86ºC). Agora, se misturarmos o composto desconhecido com A
e depois com B, observamos o seguinte: A mistura do composto desconhecido com A funde a
exatamente 86ºC enquanto a mistura do composto desconhecido com B funde no intervalo de
79ºC – 83ºC. Esta é uma forte indicação que o franco sem rótulo contém o composto A.
Experiência 5 - Medidas de ponto de fusão
Objetivos
No final desta experiência o estudante deverá ser capaz de:
 Medir o ponto de fusão de diferentes substâncias
 Deverá ser capaz de identificar se há a presença de contaminantes ou não em uma dada
substância.
34
Materiais

Tubo capilar

Óleo de cozinha/óleo mineral

Tubo de ensaio

2 garras

Bico de Bunsen

Suporte universal

Termômetro

Amostra a ser analisada

Fita de borracha
Parte Experimental 1 – Medida do ponto de fusão da sacarose
1. Coloque no tubo capilar cerca de 1 cm da amostra a ser analisada. Amarre o tubo
capilar no termômetro com o auxílio da fita de borracha, colocando a parte onde está a
amostra próxima ao bulbo do termômetro. Coloque óleo mineral no tubo de ensaio e
insira o sistema capilar-termômetro no óleo. Fixe todo o sistema com as garras e o
suporte universal.
2. Aqueça vagarosamente o tubo de ensaio numa taxa de 5ºC por minuto, até a amostra
fundir. Resfrie o banho e a amostra até essa solidificar, faça isso vagarosamente numa
taxa de 1ºC por minuto. Aqueça novamente até a fusão, esse será o ponto de fusão da
amostra.
3. Repita novamente o procedimento, resfriando a amostra até se solidificar e aquecendo
até fundir. O ponto de fusão será a média dos dois valores obtidos.
Dados:
Temperatura de fusão: 1) ______oC, 2) ______oC,
Média entre os valores obtidos: ______oC
Parte experimental 2 – Medida do ponto de fusão do naftaleno
a) Fixe a argola de metal ao suporte com a tela de amianto acima do bico de Bunsen (8 a 12
cm) com indicado na Figura 5.1. Com a garra fixe o tubo de ensaio que contêm o
naftaleno e o termômetro, de maneira a ficar dentro do béquer. Coloque água no béquer
suficiente para que todo o naftaleno dentro do tubo fique imerso.
35
Ligue o bico de Bunsen para aquecer a água do béquer lentamente. Quando a temperatura
atingir 60ºC comece a anotar a temperatura a cada 30 segundos (0,5 min.) na Tabela 5.1, até
atingir 90ºC, desligue o gás do bico de Bunsen e inicie logo o item b.
Obs.: Não tente mexer o termômetro, pois poderá quebrá-lo e o mercúrio contido no
termômetro é muito tóxico.
Figura 5.1 – Esquema utilizado para medir a temperatura de fusão do nafteleno.
b) Sem retirar o tubo com naftaleno de dentro do béquer com água, anote a temperatura de
resfriamento do naftaleno a cada 30 segundos (0,5 min.) até atingir 60ºC. Com o
termômetro agite com cuidado o naftaleno fundido, até ficar sólido. Quando a
temperatura chegar a 60ºC pare de anotá-la. A experiência terminou. Desmonte o
equipamento e limpe o seu local de trabalho. Verifique se o gás está desligado.
c) Em uma folha de papel milimetrado desenhe a curva de aquecimento e a de resfriamento.
Coloque no eixo das abscissas o tempo e no eixo das ordenadas os valores das
temperaturas. Faça o gráfico traçando linhas retas pelos pontos, como na Figura 4.1 e 4.2.
Indique também o intervalo de temperatura em que ocorre a fusão do naftaleno e sabendo
que o ponto de fusão do naftaleno é de 80,5ºC (valor publicado no Handbook of
Chemistry and Phisics, CRC) indique a percentagem de pureza. Responda porque é
necessária a agitação durante o resfriamento.
36
Tabela 5.1 – Curva de aquecimento e resfriamento.
Curva de aquecimento
Curva de resfriamento
Tempo
Temp.
Tempo
Temp.
Tempo
Temp.
Tempo
Temp.
(min.)
(oC)
(min.)
(oC)
(min.)
(oC)
(min.)
(oC)
0,0
10,5
0,0
10,5
0,5
11,0
0,5
11,0
1,0
11,5
1,0
11,5
1,5
12,0
1,5
12,0
2,0
12,5
2,0
12,5
2,5
13,0
2,5
13,0
3,0
13,5
3,0
13,5
3,5
14,0
3,5
14,0
4,0
14,5
4,0
14,5
4,5
15,0
4,5
15,0
5,0
15,5
5,0
15,5
5,5
16,0
5,5
16,0
6,0
16,5
6,0
16,5
6,5
17,0
6,5
17,0
7,0
17,5
7,0
17,5
7,5
18,0
7,5
18,0
8,0
18,5
8,0
18,5
8,5
19,0
8,5
19,0
9,0
19,5
9,0
19,5
9,5
20,0
9,5
20,0
10,0
20,5
10,0
20,5
5 - Técnicas de purificação e separação de misturas
5.1 - Cristalização de sais inorgânicos e de compostos orgânicos
A cristalização é o processo (natural ou artificial) de formação de cristais sólidos com
100% de pureza a partir de uma solução uniforme, ou seja homogênea. Ela consiste de dois
principais eventos, a nucleação e o crescimento dos cristais ou crescimento molecular. Na
37
cristalização criam-se as condições termodinâmicas que levam as moléculas a se aproximarem
e se agruparem em estruturas altamente organizadas, que chamamos de cristais. Mas, é
necessário criar condições para que as moléculas se aproximem para darem origem ao cristal.
O primeiro fator necessário para que ocorra a cristalização é a supersaturação na mistura
líquida, ou seja, a existência de uma concentração de soluto na solução superior à
concentração de saturação (limite de solubilidade).
Na Tabela 5.1, destacamos as amostras cujos experimentos obtiveram melhores
resultados em qualidade e aspectos físicos nos processos de cristalização e recristalização. É
importante ressaltar que a recristalização é mais eficiente quando há o aquecimento para
dissolver completamente o material e que, com o resfriamento lento da solução quente, os
cristais se formam gradativamente. Nos casos ideais, os cristais formam-se lentamente,
apresentando tamanho uniforme. Muitas vezes foi necessário esperar mais de um dia, ou até
mais tempo, para que a recristalização completa ocorra.
Tabela 5.1 – Compostos inorgânicos que cristalizam facilmente em álcool etílico, água, etc.
Amostras inorgânicas
Cor e retículo
K2CrO7 (Cromato de potássio)
Amarelo rômbico
K2Cr2O7 (Dicromato de potássio)
Laranja triclínico
K3[Fe(CN)6] (Ferricianeto de potássio)
Vermelho monoclínico
CuSO4.5H2O (Sulfato cúprico penta-hidratado)
Azul Triclínico
Experiência 6 – Cristalização de sais inorgânicos
Objetivo
No final desta experiência o aluno deverá ser capaz de separar um componente sólido de uma
solução líquido-sólido.
Materiais

Água destilada

Funil

Amostras de sais inorgânicos.

Papel de filtro

Béquer

Tripé

Bico de bunsen.

Tela de amianto
38
Parte experimental
1. Coloque 10 mL de água destilada em um béquer. Aqueça-a na chama do bico de bunsen
até quase a ebulição.
2. Adicione o sal fornecido pela professora dissolva-o, agitando a mistura com um bastão de
vidro. A solução deve ficar saturada.
3. Filtre a solução em funil com papel de filtro (Figura 5.1) e deixe a solução em repouso por
uma semana identificada com um rótulo.
4. Repeta o procedimento com água destilada à temperatura ambiente (dissolva, filtre e
rotule o béquer).
5. Anote no caderno as características do sal usado para a cristalização (solubilidade, retículo
cristalino, etc.).
Referências:
1. http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=4
2&Itemid=159
Experiência 7 - Recristalização de compostos orgânicos
Objetivos
No final desta experiência o estudante deverá ser capaz de: extrair um determinado composto
a partir de uma determinada solução.
Materiais

0,5g de ácido salicílico

Bastão de vidro

5mL de etanol

Funil de vidro

2 Béquers (50 mL)

Argola Suporte universal

Papel filtro

Vidro relógio
39
Parte Experimental
Dissolva cerca de 0,5 g de ácido salicílico em 5 mL de etanol em um béquer. Coloque
a solução preparada vagarosamente em um becker com 20 ml de água destilada. Não agite a
mistura. Anote suas observações. A seguir, filtre a amostra. Para filtrar a amostra dobre um
papel filtro duas vezes como indicado na Figura 7.1, coloque o papel no funil de vidro e
coloque um béquer embaixo do funil de modo que a ponta do funil toque a parede interna do
béquer. Com o frasco lavador, molhe o papel filtro levemente com água destilada para fixá-lo
no funil. Transporte todo o conteúdo do béquer contendo o ácido salicílico, etanol e água para
o filtro com ajuda de um bastão de vidro. Terminada a filtração, retire o papel filtro com o
ácido salicílico.
Figura 7.1 – Dobradura do papel filtro e montagem de sistema de filtração.
Experiência 8 – Extração com solvente (Extração de iodo de uma solução aquosa com
hexano)
A extração com solvente está diretamente relacionada à solubilidade do composto a
ser separado. Dessa forma, o solvente escolhido deve dissolver um número mínimo de
componentes adicionais da mistura. A quantidade de solvente também deve ser mínima
devido a custos envolvidos e também com relação ao meio-ambiente, isto é, a fatores de
descarte de material.
Existem extrações contínuas que são realizadas com um equipamento denominado
Soxhlet (Figura 8.1). Esse equipamento usa as propriedades físicas solubilidade e ponto de
ebulição, tal que o material a ser extraído é solúvel no solvente e tem um ponto de ebulição
bem maior que o do solvente.
40
Figura 8.1 - Soxhlet
Objetivos
No final desta experiência o estudante deverá ser capaz de extrair um determinado composto
de uma solução utilizando a técnica de extração com solvente e deverá aprender todos os
conceitos de solubilidade e polaridade.
Materiais
 Solução saturada de iodo

Rolha para tubo de ensaio


2 mL de hexano
Tubo de ensaio
Parte Experimental
Coloque cerca de 5 mL de uma solução aquosa saturada de iodo (aproximadamente
0,03% de iodo por massa) em um tubo de ensaio com rolha e adicione cerca de 2 mL de
41
hexano. Não agite. Anote suas observações e coloque a rolha no tubo (nunca o seu dedo), e
agite o tubo trancando a rolha com dedo. Espere a mistura descansar e anote suas
observações. Note que as fases aquosas e orgânica não se misturam e que a fase aquosa
deverá ser a camada inferior e a fase orgânica deverá ser a fase superior. OBSERVAÇÃO: O
mesmo processo poderia ser feito utilizando um funil de separação como mostra a Figura 8.2.
Figura 8.2 – Extração com solvente utilizando o funil de separação.
Referências:
1. http://www2.ufersa.edu.br/portal/view/uploads/setores/157/aulaspraticas/Aula.Pratica.
04-Extracao.com.Solvente.pdf
Experiência 9 – Extração com água (Determinação do teor de etanol em gasolina)
Objetivos
Estabelecer relações entre propriedades físicas, como solubilidade e densidade, e aprender a
associar estas propriedades ao processo de identificação e quantificação de substâncias.
Materiais
 50 mL de gasolina
 Proveta de 100 mL com tampa
 Solução de NaCl
42
Parte Experimental
Coloque 50 mL de gasolina comum em uma proveta de 100 mL com tampa. Complete o
volume até 100 mL com uma solução saturada de NaCl. Feche a proveta, misture os líquidos
invertendo-a. OBSERVAÇÃO: Segure firme para evitar vazamentos. Mantenha a mistura em
repouso até a separação das duas fases. Leia o volume de ambas as fases. Calcule a
quantidade de etanol presente em 50 mL da amostra de gasolina, calcule também a
porcentagem (%) de etanol na gasolina, determine a massa da gasolina e expresse a
porcentagem (%) em m/m. No caderno escreva os fundamentos teóricos da técnica utilizada
mostrando os princípios utilizados (propriedades físicas) e porque ocorre a extração. Cite os
fatores de erro envolvidos na técnica.
Referências:
1. http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc17/a11.pdf
10 – Separação de substâncias
Geralmente os químicos são expostos a muitos desafios como, por exemplo, separar
uma substância da outra. Como você separaria uma amostra de minério de ferro que pode
conter uma mistura de magnetita, Fe3O4 (um óxido de ferro) e sílica (SiO2)?
Alguns métodos de separação já foram citados como a cristalização e a extração por
solvente que também é conhecida como dissolução fracionada, mas existem outros métodos
de separação que um químico precisa conhecê-los como a catação, separação magnética,
peneiração, ventilação, levigação, flotação, decantação, filtração, evaporação, sublimação,
destilação simples e destilação fracionada.
 Catação: Método de separação bastante rudimentar utilizado para separar sólido-sólido
que se baseia na identificação visual dos componentes da mistura, a separação dos compostos
é feita manualmente.
 Separação magnética: Os componentes são atraídos por um imã.
 Peneiração: Separa os compostos que apresentam granulometria diferentes utilizando uma
peneira.
43
 Ventilação: Método utilizado para separar sistemas sólido-sólido onde um dos compostos
pode ser arrastado por uma corrente de ar, por exemplo, separação do amendoim da casca.
 Levigação: Neste caso a água corrente arrasta o componente menos denso e o mais denso
deposita-se no fundo do recipiente, por exemplo, a lavagem da poeira do arroz.
 Flotação: Método utilizado para separação de sólidos que apresentam densidades
diferentes em um determinado líquido. O sólido mais leve (menos denso) flutua no líquido.
Um exemplo é separação entre serragem e areia, por adição de água.
Figura 10.1 – Separação por flotação.
 Decantação: Processo de separação que permite separar misturas heterogêneas. Utilizada
em misturas bifásicas, como sólido-líquido (areia e água), sólido-gás (poeira-gás), líquidolíquido (água e óleo) e líquido-gás (vapor d’água e ar). Esse processo se baseia nas diferenças
existentes entre as densidades dos componentes da mistura, e na espera pela sua decantação.
Se a mistura é composta de substâncias sólidas em suspensão numa substância líquida, a
decantação pode ser acelerada pelo uso de centrífuga.
Figura 10.2 - Esquema da montagem de separação de sólido em suspensão num líquido.
44
 Filtração: A separação se faz através de uma superfície porosa chamada filtro; o
componente sólido ficará retido sobre a sua superfície, separando-se assim do líquido que
atravessa.
A
B
Figura 10.3 - Equipamentos utilizados numa filtração simples (A) e numa filtração a vácuo
(B).
 Evaporação: Passagem do estado líquido para o estado gasoso.
 Sublimação: Processo utilizado quando um dos componentes do sistema sublima (passa
diretamente do estado sólido para o gasoso) quando sob aquecimento. O iodo e a naftalina são
sólido que sublimam.
Figura 10.4 – Esquema da purificação do iodo e a purificação da naftalina.
45
 Destilação simples: Separação da mistura por meio da diferença de temperatura de
ebulição dos líquidos. Não pode ser utilizada para separação de misturas azeotrópica na qual
o ponto de ebulição não se altera, ou seja, se apresenta como se fosse uma substancia pura no
processo de ebulição.
Figura 10.5 - Desenho e esquema da montagem de um equipamento para destilação simples.
 Destilação fracionada: processo de separação onde se utiliza uma coluna de
fracionamento na qual é possível realizar a separação de diferentes componentes que
apresentam diferentes pontos de ebulição, presentes em uma mistura.
Figura 10.6 – Coluna de destilação fracionada do petróleo.
46
Neste experimento você usará uma técnica para separar uma mistura de areia, sulfato de cobre
pentahidratado e uréia baseando-se na diferença de solubilidade destas substâncias em dois
solventes: água e etanol. Além disso, você utilizará a propriedade magnética do ferro para
separá-lo dos outros componentes da mistura.
Geralmente, não basta apenas separar os componentes de uma mistura. É preciso
também, verificar a pureza do material isolado. Para isso são utilizadas algumas propriedades
físicas da matéria: densidade, ponto de fusão, ponto de ebulição, índice de refração, etc.
O ponto de fusão pode ser utilizado para identificar a pureza de sólidos orgânicos
comparando-se os valores encontrados na literatura com os observados no intervalo de
temperatura durante a fusão do sólido em estudo. Normalmente, o ponto de fusão (PF) é
constituído de um intervalo de temperatura, onde a temperatura inicial é aquela em que os
primeiros cristais se fundem e a final é aquela em que todos os cristais estão liquefeitos. Os
sólidos puros, em geral, possuem um intervalo de fusão muito pequeno, em torno de no
máximo 2°C. Uma pequena quantidade de impureza na amostra é suficiente para aumentar
consideravelmente seu intervalo de fusão.
Todos os sólidos cristalinos puros possuem ponto de fusão bem definido, o que lhes
caracteriza e obviamente, é comum existirem compostos diferentes com pontos de fusão
iguais. Por isso, no caso de identificação de um composto, devemos verificar várias
propriedades físicas para não cometermos erros.
Experiência 10 – Separação de uma mistura
Objetivos

Separar os componentes de uma mistura baseada na diferença de solubilidade em água e
etanol e nas suas propriedades magnéticas.

Identificar a pureza da uréia utilizando a medida do PF.

Aprender algumas técnicas de laboratório: filtração, aquecimento de líquidos e sólidos e
determinação de pontos de fusão.
Materiais:
 Béqueres pequenos

Erlenmeyers
47

Banho-maria

Etanol P.A. (álcool etílico)

Bico de Bunsen

Areia

Proveta

Uréia [H2N-CO-NH2]

Tubos de ensaio

Limalha de ferro

Pisseti

Água destilada

Conta-gotas

Pinças para tubos de ensaio

Espátula

Tubo de Thiele/Glicerina/Termô-

Funil

Papel de Filtro

Bastão de vidro

Placas de Petri ou cápsulas de

Íma
porcelana

Capilares

metro (até 150°C)
Sulfato de cobre (II) pentahidratado
[CUSO4.5H2O]
Parte experimental:

Inicialmente você deverá testar a solubilidade dos sólidos a serem separados nos solventes
disponíveis, colocando uma ponta de espátula de cada uma das substâncias em tubos de
ensaios diferentes (caso necessário, triture os cristais maiores com um bastão de vidro) e
adicione um pequeno volume de solvente. Agite e anote os resultados obtidos. Se
necessário, aqueça o tubo de ensaio em banho-maria.
Tabela 10.1 – Solubilidade das amostras testadas.
Substâncias
Areia
Uréia
CuSO4.5H2O
Ferro
Solventes
Água
Etanol
48
 A partir dos resultados obtidos no teste de solubilidade, construa um fluxograma para
proceder à separação da mistura que contém areia, uréia, sulfato de cobre e limalha de
ferro.
Etapas de separação da mistura:

Separe a limalha de ferro da mistura, utilizando o ímã.

Em um béquer pequeno, coloque uma espátula da mistura a ser separada (que foi
previamente preparada pelo professor). Adicione cerca de 5 ml de álcool etílico, agite e
filtre a solução, recolhendo o filtrado em um outro béquer. Antes de transferir o resíduo
(resíduo 1) lave-o com 4 porções de 2 ml de álcool etílico e depois o transfira para uma
cápsula de porcelana e coloque a cápsula de porcelana na estufa para evaporar o solvente.

Sem retirar o resíduo 1 do funil, adicione 4 porções de 3 ml de água destilada e recolha o
filtrado em outro recipiente. Coloque uma pequena quantidade do filtrado em um tubo de
ensaio e aqueça lentamente (com cuidado!) na chama do Bico de Bunsen. Que
componente foi obtido nesta etapa da separação?

Para verificar a identidade e a pureza do componente presente no filtrado 1, cada grupo
deverá determinar o ponto de fusão do sólido obtido após a evaporação do etanol. Para
isso será utilizado um sistema de fusão denominado tubo de Thiele (Figura 10.7) e o
professor irá orientar os grupos na determinação deste ponto de fusão. OBSERVAÇÃO:
verifique se uma das extremidades do tubo capilar está fechada, se não tiver feche uma
das extremidades utilizando o bico de bunsen.
Figura 10.7 – Tubo de Thiele.
49
Questionário para análise dos resultados:
1) Qual (ais) componentes da mistura são solúveis em água?
2) Qual (ais) componentes da mistura são solúveis em etanol?
3) O que aconteceu quando você adicionou etanol à mistura de sólidos?
4) Descreva a aparência do(s) material(ais) que permaneceu(ram) na cápsula de porcelana
após a evaporação do solvente?
5) Você conseguiu separar efetivamente a mistura?
6) Qual é a temperaturas de fusão da uréia pura:_____°C e qual a temperatura de fusão da
uréia separada da mistura:____°C.
7) O que você pode concluir a partir das determinações do ponto de fusão?
8) Quais técnicas de separação foram utilizadas no processo de separação da mistura?
9) Analisando as etapas de separação no fluxograma, classifique as misturas como
homogênea ou heterogênea.
10)
Que técnica poderia ser usada para obter o CUSO4.5H2O puro.
11)
Considerando a mistura inicial: Qual procedimento de separação deveríamos adotar se
fôssemos separar somente o CUSO4.5H2O?
12)
Quais propriedades físicas são usadas para separar os componentes de uma mistura por
(a) filtração e (b) destilação.
Referências:
1. RATCLIFFE, A; Chemistry, The Experience, New York, Wiley, 1993, p. 23-24.
2. SIMÕES, T.; SARAIVA, E.; QUEIRÓS, M.; SIMÕES, M., Porto Editora, Porto,
Portugal, 1993.
3. http://www.profpc.com.br/Separa%C3%A7%C3%A3o_misturas.htm
Experiência 11 - Destilação por arraste de vapor
Objetivos
Aprender e compreender a técnica de destilação por arraste a vapor utilizada na separação de
compostos.
50
Materiais
 Bico de Bunsen
 Mangueiras
 Proveta
 Tela com amianto
 Balão de fundo redondo
 Água destilada
 Pisseta
 Cravo
 Suporte universal e garras
 Banho de areia
 Termômetro
 Funil de separação
 Condensador de vidro
 Éter
 Funil de vidro
Parte experimental

Montar o sistema de destilação de acordo com a Figura 10.5.

Em um balão de fundo redondo de 500 ml, adicionar 50g de cravo moído (ou anela, anis,
hortelã, capim limão, etc.) e 150 ml de água destilada.

Ligar o aquecimento e efetuar a destilação após montar o sistema. Após ter recolhido
aproximadamente 60 ml do destilado (cerca de 1 hora) interrompa a destilação.

Para isolar o óleo obtido, transfira o destilado para o funil de separação com a torneira
fechada a adicione 20 ml de éter. Tampe o funil de separação e agite a mistura com cuidado,
abrindo a torneira de vez em quando para diminuir a pressão interna.

Coloque o funil de separação no suporte apropriado, aguarde alguns minutos até que a
mistura forme duas fases e, em um béquer recolha uma das fases abrindo a torneira
cuidadosamente, Figura 8.2. Coloque a fase em um béquer e deixe o solvente evaporar para
obter o óleo essencial correspondente.

Anote as observações no caderno e faça a discussão baseada nas questões propostas:
1.
Qual (ais) componentes da mistura estão presente(s) no destilado?
2.
Qual (ais) componentes devem estar presentes em cada uma das fases?
3.
Como você poderia verificar a pureza do óleo essencial extraído?
4.
Quais os métodos de separação que você utilizou nesta prática?
5.
Quais as propriedades que uma mistura deve ter para que se possa separá-la utilizando
a destilação simples?
51
6.
Quais as vantagens e desvantagens do método de destilação simples como métodos de
purificação?
7.
Em que se baseia a separação por extração com solventes?
8.
O que é uma mistura azeotrópica?
Referências:
1. WILCOX, C. F.; Experimental Organic Chemistry, New York, McMillan Publishing
Company, 1984, p. 55.
2. GIESBRECHT, E. (Coord.), PEQ-Projetos de Ensino de Química-experiências de
Química, técnicas e conceitos básicos, São Paulo, Moderna, 1982, p.25
12 - Cromatografia
O nome cromatografia foi cunhado pelo botânico russo Mikhael Semenovich Tswett
em 1906. Naquela época, os químicos e biólogos tinham um grande problema: ainda não
haviam conseguido encontrar uma maneira de separar as substâncias contidas nos extratos
vegetais e animais. Foi quando Tswett teve a brilhante idéia de encher com carbonato de
cálcio um tubo de vidro semelhante a uma bureta (aberto na parte superior e com uma torneira
na parte inferior). O tubo foi fixado na posição vertical e sobre o carbonato de cálcio foi
colocado um extrato de folhas e depois adicionado éter de petróleo. Tswett percebeu que o
extrato vegetal estava sendo arrastado para a parte inferior da coluna e que a cor verde-escura
original estava sendo decomposta em zonas coloridas com duas tonalidades de verde
(clorofilas), laranja (caroteno) e amarela (xantofila). Estava descoberto um método de
separação dos componentes de uma mistura. Embora Tswett tenha dado a ele o nome
cromatografia, referindo-se às zonas coloridas, essa técnica se aplica também a substâncias
incolores.
A cromatografia é um método físico-químico de separação dos componentes de uma
mistura, realizada através da distribuição desses componentes entre duas fases, que estão em
contato. Uma das fases permanece fixa, denominada fase estacionária, enquanto a outra
move-se através dela, por isso denominada fase móvel. Durante a passagem da fase móvel
sobre a fase estacionária, as substâncias da mistura são distribuídas entre duas fases, de
maneira que as menos solúveis na fase estacionária (mais solúveis na fase móvel) têm uma
52
movimentação mais rápida ao longo da coluna, enquanto as mais solúveis na fase estacionária
serão seletivamente retidas, tendo uma movimentação mais lenta.
Na cromatografia líquida, a fase móvel é um líquido ou uma mistura de líquidos como, por
exemplo, a água e o álcool. Já a fase estacionária consiste de um material sólido. A sílica
(SiO2)n, e a alumina (Al2O3) são fases estacionárias bastante utilizadas em cromatografia. A
Figura 12.1 apresenta uma representação esquemática de uma separação cromatográfica de
pigmentos com a utilização de uma coluna empacotada com sílica ou alumina. Observa-se
que devido à interação com a fase estacionária os pigmentos eluem com velocidades
diferentes, o que torna possível a separação quantitativa destes.
Figura 12.1 - Representação esquemática de uma separação cromatográfica.
A cromatografia de adsorção é um procedimento no qual uma solução de substâncias a
separar se desloca numa direção predeterminada por uma disposição de aparatos, por meio de
uma fase sólida, insolúvel, inorgânica ou orgânica, sendo os componentes retidos em medida
individualmente distinta. Em geral, na cromatografia de adsorção empregam-se como
adsorventes óxidos, óxidos hidratados ou sais.
A mistura de substâncias atravessa a fase sólida, finamente dividida, sendo que cada
componente da mistura percorre uma distância por ser menos ou mais retido na superfície do
sólido. A escolha do dissolvente baseia-se, em geral, no fato de que as substâncias em questão
podem eluir-se bem com os mesmos solventes ou misturas de solventes que as dissolvem
bem.
Se o dissolvente e o soluto movem se ao mesmo tempo, pode-se expressar a relação
entre as distâncias percorridas por cada um através da fórmula:
Rf = Distância percorrida pelo soluto/Distância percorrida pelo eluente
53
Este método é muito usado na cromatografia em papel, representada na Figura 12.2. A
distância percorrida pelo soluto em um certo tempo é medida desde seu ponto de aplicação até
o centro de sua zona de distribuição, enquanto para o dissolvente se mede até o extremo
máximo de seu caminho percorrido.
Quando não é possível visualizar as substâncias separadas por cromatografia,
adiciona-se um agente cromógeno ou revelador, que é um agente físico (como luz ultravioleta
ou radioatividade)
ou químico (como vapores de iodo) que tornam visíveis essas substâncias. Os métodos físicos
têm a vantagem de que a substância não sofre transformações e pode-se recuperá-la e estudála melhor.
Figura 12.2 - Representação esquemática do cromatograma obtido num experimento. Dfm =
distância percorrida pela fase móvel; Dc = distância percorrida por corantes.
Experiência 12 - Cromatografia em papel
A clorofila é facilmente identificada nas plantas, pois é a responsável pela coloração
verde das mesmas. A clorofila a é a mais abundante no reino vegetal, sendo encontrada,
juntamente com a clorofila b, numa proporção de 3:1, respectivamente. O mais conhecido
dos carotenos é o -caroteno, com ampla ocorrência no reino animal e vegetal, sendo
normalmente encontrado nas plantas, junto com a clorofila. É o mais importante dos
precursores da vitamina A e utilizado como corante na indústria alimentícia. As estruturas das
clorofilas a e b e a do -caroteno são ilustradas abaixo.
54
O experimento envolve a extração das clorofilas e carotenos presentes no espinafre
com o auxílio de solventes e posterior emprego de técnicas cromatográficas para a
visualização e separação desses componentes.
Materiais

Gral e pistilo

Espinafre

Béquer

Etanol

Vidro de relógio

Hexano

Bastão de vidro

Papel de filtro

Tubo capilar
Parte experimental
- Colocar aproximadamente 50 g de folhas de espinafre picadas no gral. Adicionar etanol e
macerar para extrair os componentes.
- Recortar tiras do papel de filtro com 1,5-2,0 cm de largura e 5-6 cm de comprimento. Fazer
uma marca com o lápis a 1 cm da base do papel.
51
- Colocar hexano no béquer tal que a altura do solvente não ultrapasse 0,5cm. Tampar o
béquer com o vidro de relógio.
- Recolher um pouco do extrato no tubo capilar.
- Colocar o capilar com o extrato em contato com o papel a 1cm de distância da base (na
altura da marca). A aproximação do tubo deve ser realizada perpendicularmente à folha do
papel de filtro. Esperar secar o solvente e repetir o procedimento mais duas ou três vezes.
- Colocar o papel com o extrato no béquer e tampar com o vidro de relógio.
- Retirar o papel do béquer quando a frente de eluição estiver a 0,5cm da borda superior do
papel.
- Observar as manchas, anotar os resultados e fazer a discussão no caderno. Observação: faça
um desenho do papel com as manchas.
Questões para auxiliar na discussão.
1) Quais são as características físico-químicas das fases estacionária e móvel utilizadas nesse
experimento?
2) Por que um pigmento sai primeiro que o outro?
3) Qual foi a ordem observada na separação dos pigmentos? Explique.
Referências:
1.
OLIVEIRA, A. R. M.; SIMONELLI, F.; MARQUES, F. A. Experimentos
cromatográficos, QUÍMICA NOVA NA ESCOLA N° 7, MAIO 1998
2.
FRACETO, L. F.; LIMA, S. L. T. Cromatografia em papel na separação de corantes,
QUÍMICA NOVA NA ESCOLA , N° 18, NOVEMBRO 2003
CELEGHINI, R. M. S.; FERREIRA, L. H. Preparação de uma coluna cromatográfica com
areia e mármore e seu uso na separação de pigmentos, QUÍMICA NOVA NA ESCOLA , N°
7, MAIO 1998.
13 - Soluções
Todas as amostras de matéria podem ser constituídas de uma espécie química
(substância pura) ou da reunião (mistura) duas ou mais substâncias. A substância pura é
constituída de uma única espécie química e ela apresenta propriedades químicas e
52
propriedades físicas características. Na mistura, cada uma das substâncias puras que a
compõem, guardam as suas propriedades químicas e físicas. Uma substância fica dispersa em
outras ou em outras, dessa forma, a mistura também pode ser denominada de dispersão.
As misturas são classificadas de acordo com o tamanho das partículas das substâncias
presentes, como mostrado na tabela 13.1
Tabela 13.1 – Classificação das misturas de acordo com o diâmetro das partículas
Classificação
Diâmetro das Partículas / Å
Soluções
< 10
Colóides
10-1000
Misturas heterogêneas
>1000
A solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias, ela apresenta uma
fase. Ela é formada pelo solvente (ou dispersante) e um soluto (ou disperso). O solvente é o
componente que está em maior quantidade na mistura e, o soluto, está em menor quantidade.
A quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida numa certa quantidade de
solvente é denominada de solubilidade. Conforme a proporção soluto/solvente a solução será
denominada de:
- Solução saturada: contém o máximo de soluto disperso, ou dissolvido, em equilíbrio com o
soluto sólido (não dissolvido) na solução.
- Solução insaturada: contém menos soluto que ela pode dissolver.
- Solução diluída: quando a quantidade de soluto dissolvido é muito menor que a quantidade
que pode ser dissolvida.
- Solução concentrada: quando a quantidade de soluto dissolvido é grande comparada à
quantidade máxima que pode ser dissolvida.
Os termos miscíveis, parcialmente miscíveis e imiscíveis são usados quando o soluto e
solvente estão na mesma fase. Por exemplo, soluto e solvente são gases, são líquidos ou são
sólidos. Se o soluto está numa fase diferente, por exemplo, o soluto é sólido e o solvente é
líquido se usam o termo solúvel, pouco solúvel ou insolúvel.
A relação entre a quantidade de soluto e a quantidade especificada de solvente ou de
solução é denominada de concentração.
53
13.1 - Unidades de concentração
Concentração em quantidade de matéria: A unidade de medida da quantidade de matéria é
o mol (n). A decisão do uso dessa unidade foi ratificada pela 14ª Conferência Geral de Pesos
e Medidas, tornando o mol uma unidade base do SI. A concentração em quantidade de
matéria de uma solução é a quantidade de matéria por volume de solução, mol.L-1.
M 
n
V
Concentração em porcentagem (%) de soluto na solução total:
C ( m / m) 
massa do soluto
massa do soluto
 100 
 100
massa da solução
massa do soluto  massa do solvente
C (m / V ) 
massa do soluto
 100
volume da solução
C (V / V ) 
volume do soluto
 100
volume da solução
Concentração em ppm, ppb e ppt.
- Soluções sólidas:
1,0 ppm (m/m) = 1,0 μg/g = 10-6g/g = mg/Kg
1,0 ppb (m/m) = 1,0 ng/g = 10-9g/g = μg/Kg
1,0 ppt (m/m) = 1,0 pg/g = 10-12g/g
- Soluções gasosas: 1,0 ppm (V/V) = 1,0 μL/L = 10-6mL/L
Molalidade: A molalidade de uma solução é o número de mols de soluto por Kg de solvente.
A unidade é mol.Kg-1.
13.2 - Preparação de soluções
A unidade de concentração mais usual num laboratório de química é a concentração
mol.L-1. O equipamento usado para fazer a solução é o balão volumétrico. Portanto, para
preparar 1,0 L uma solução 1,0 mol.L-1 deve-se dissolver 1,0 mol de soluto, transferir para um
balão volumétrico de 1,0 L e completar o volume.
54
Experiência 13 - Preparar 100 mL de solução de NaOH(aq) e 100 mL de solução de
HCl(aq).
Materiais

NaOH sólido

Bastão de vidro

HCl concentrado

Balão volumétrico de 100

Vidro de relógio

Béquer
mL

Pisseta com água destilada
Parte experimental
Fazer os cálculos para determinar a massa de NaOH e o volume de HCl concentrado
necessários para obter as soluções. As concentrações das soluções a serem feitas serão
informadas pela professora.
Solução de NaOH(aq): medir a massa de NaOH calculada em balança analítica num
vidro de reglógio. Transferir TODA a massa para um béquer, lavando o vidro de relógio com
água destilada. Dissolver todo o sólido, transferir a solução para balão volumétrico de 100 mL
com o auxílio do bastão de vidro e completar o volume para 100 mL. Colocar a tampa no
balão e homogeneizar. Guardar a solução em frasco etiquetado.
Figura 13.1 – Preparo de uma solução.
Solução de HCl(aq): Medir o volume de HCl conc. calculado em pipeta volumétrica,
transferir o volume para balão volumétrico de 100 mL com o auxílio do bastão de vidro e
completar o volume para 100 mL. Colocar a tampa no balão e homogeneizar. Guardar a
solução em frasco etiquetado.
55
Faça os exercícios da parte de Fundamentos, G: Misturas e Soluções, do livro:
ATKINS, P e.; Jones, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio
ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2003.
14 – Diluição de soluções
A diluição é o processo de tornar uma solução menos concentrada em partículas de
soluto através do aumento do solvente, como a quantidade de soluto não se altera, a
concentração diminui. Na prática parte-se de uma solução concentrada de concentração C1 (
ou M1) e chega-se a uma solução diluída de concentração C2 (ou M2). O volume inicial da
solução concentrada é V1 e o volume da solução diluída é V2. Como a quantidade de soluto
(em massa ou mol) não varia, tem-se as fórmulas:
Quantidade de soluto na solução concentrada = Quantidade de soluto na solução diluída
C1•V1 = C2•V2
ou
M1•V1 = M2•V2
Experiência 14 – Diluição de soluções de NaOH(aq) e HCl(aq)
Objetivos
Compreender conceitos de solução, concentração e diluição de solução. Calcular a
concentração da solução diluída.
Materiais
 Solução de HCl 0,6 mol.L-1
 Pipetas volumétricas
 Solução de NaOH 0,5 mol. L-1
 Bastão de vidro
Parte experimental
1) Preparar 500 mL de solução de HCl 0,1 mol. L-1 a partir da solução HCl 0,6 mol.L-1
preparada na aula anterior, utilizando balão volumétrica e uma pipeta adequada.
56
2) Preparar 100 mL de solução de NaOH 0,1 mol. L-1, pela transferência de volume
adequado de NaOH 0,5 mol.L-1 (solução preparada na aula anterior) para balão
volumétrico de 100 mL, utilizando pipeta volumétrica adequada.
3) Descreva no seu caderno o procedimento utilizado e os cálculos realizados.
15 - Titulação
Na ciência e na indústria, freqüentemente é necessário determinar a concentração de
íons em soluções. Para determinar a concentração de um ácido ou uma base, um método
chamado titulação é utilizado. A titulação utiliza o fato de que ácidos são neutralizados por
bases para formar sal e água.
As concentrações de muitos compostos são usualmente expressas como molaridade
(mols/litro).
O ponto em que uma solução ácida for completamente neutralizada por uma solução
básica é chamado de ponto de equivalência, que é a altura da titulação em que a relação entre
o número de moles do titulante adicionado e o número de moles do titulado é a prevista pela
estequiometria da reação, no caso de titulação ácido–base neste ponto o número de íons H+ é
igual ao número de íons OH-.
O ponto onde a base neutraliza um ácido (ou vice versa) pode ser detectado com um
indicador, que muda de cor com o excesso de íons H+ ou OH-. No caso dessas titulações, os
indicadores são ácidos ou bases orgânicos fraco, que apresentam colorações diferentes em
função da concentração de íons H3O+ na mistura da reação. Na Tabela 15.1 são listadas
algumas dessas substâncias, com suas colorações e intervalos de “viragem” característicos.
Tabela 15.1 - Propriedades de alguns indicadores ácido-base
Indicador
Cor em solução
Range de mudança
Cor em
ácida
de cor (pH)
solução básica
Metil violeta
amarelo
0.0 - 1.6
violeta
Azul de bromofenol
amarelo
3.0 - 4.6
azul
Alaranjado de metila
vermelho
3.1 - 4.4
amarelo
Vermelho de metila
vermelho
4.4 - 6.2
amarelo
Azul de bromotimol
amarelo
6.0 - 7.6
azul
Fenolftaleína
incolor
8.3 - 10.0
rosa
Amarelo de alizarina
amarelo
10.1 - 12.0
vermelho
57
A faixa de viragem de cada indicador depende da constante de equilíbrio da sua
ionização em solução aquosa. Para um indicador de caráter , por exemplo, representado por
HIn, esta reação de ionização pode ser escrita como:
H3O+(aq) + In-(aq)
HIn(aq) + H2O(l)
Na equação acima HIn e In- correspondem, respectivamente, às formas não-ionizada e
ionizada do indicador. Cada uma destas formas possui uma coloração diferente em solução
aquosa, conforme ilustrado na reação a seguir.
+ H2O
H3O+
+
Padronização de soluções
No preparo de soluções como em todo procedimento experimental, alguns erros
podem ser cometidos. Eles têm como causas comuns o uso inadequado da vidraria ou do
equipamento, as falhas nas determinações de massa e de volume e a utilização de reagentes de
baixo grau de pureza, entre outras. Através do processo de padronização, largamente
empregado em laboratório de análise química, é possível verificar o quanto a concentração da
solução preparada aproxima-se da concentração da solução desejada.
Existem substâncias com características bem definidas, conhecidas como padrões
primários que são utilizados como referência na correção da concentração das soluções
através do procedimento denominado padronização. Tal procedimento consiste na titulação da
solução de concentração a ser determinada com uma massa definida do padrão primário
adequado.
Características básicas de um padrão primário

Deve ser de fácil obtenção, purificação, conservação e secagem;

deve possuir uma massa molar elevada, para que os erros relativos associados a
pesagens sejam minimizados;

deve apresentar alta solubilidade em água;
58

deve possuir estabilidade ao ar, sob condições ordinárias, se não por longos períodos,
pelo menos durante a pesagem. Não deve ser higroscópico e nem conter água de
hidratação;

as reações que participa devem ser rápidas e praticamente completas;

não deve formar produtos secundários no decorrer da reação.
Experiência 15 - Padronização de solução e titulação ácido base
Materiais
 Béquer
 Fenolftaleína
 Bureta
 Alaranjado de metila
 Suporte universal e garras
 HCl 0,1 mol.L-1
 Pipeta
 NaOH (molaridade desconhecida)
 Proveta

 Bastão de Vidro
 Água destilada
Na2CO3
Parte Experimental
a) Padronização da solução de HCl

Encher a bureta com a solução de HCl preparada pela equipe que deve ter uma
concentração de aproximadamente 0,1 mol.L-1, zere-a recolhendo o excesso de solução
em um béquer, de forma que o menisco fique na marca do zero. Certifique-se que a parte
de baixo da torneira esteja cheia de líquido. Desta forma a bureta está pronta para ser
utilizada na padronização. Separe o que sobrou do HCl para reutilizá-lo.

Prepare a solução padrão de carbonato de sódio (Na2CO3) medindo 1,06g em um béquer e
adicione 100 mL de água destilada (você pode utilizar um balão volumétrico para o
preparo dessa solução). Coloque 20 mL desta solução em um outro béquer (ou
erlenmeyer) e adicione 2 ou 3 gotas de alaranjado de metila.

Titule esta solução gotejando a solução de HCl da bureta no béquer que contem a solução
de carbonato de sódio, sob agitação, até a mudança de cor (alaranjado para vermelho).
Pare de gotejar HCl e anote o volume gasto, lendo direto na bureta. Encha novamente a
59
bureta com HCl, zere-a e repita a titulação, utilizando outros dois béqueres. Anote os
volumes gastos em cada titulação.
Obs: Você deve parar de gotejar HCl assim que a cor ficar permanente.
Descartar os resíduos das soluções tituladas na pia. A solução de HCl não precisa ser
descartada, pois, será utilizada no procedimento b;
b) Determinação da concentração de NaOH

Coloque 20 mL da solução de NaOH em um béquer. Adicione três gotas de fenolftaleína e
titule com HCl até o ponto de viragem do indicador (cor de rosa para incolor). Anote o
volume de HCl gasto.

Encher novamente a bureta com HCl, zere-a e repita a titulação do NaOH mais 2 vezes.
Anote os resultados no caderno e faça a discussão baseada nas questões propostas:
1) Calcule a concentração molar real do HCl e do NaOH utilizado.
2) Determine o erro percentual encontrado para as soluções de HCl e NaOH
3) Escreva as equações químicas de neutralização.
4) Discuta porque os resíduos gerados neste experimento podem ser descartados na pia.
16 – Volumetria de Complexação - Determinação do teor de cálcio em leite
Objetivos
- Conhecer um método analítico para determinação da concentração de cálcio em produtos
comerciais
- Aprender a padronizar soluções analíticas
Introdução
A complexometria é um método analítico volumétrico que compreende a titulação de
íons metálicos com agentes complexantes ou quelantes. O agente complexante mais utilizado
é o ácido etilenodiaminotetracético(EDTA). O EDTA forma complexos estáveis de
estequiometria 1:1 com um grande número de íons metálicos em solução aquosa. Pode ser
obtido com alta pureza, na forma do ácido propriamente dito ou na forma do sal dissódico
diidratado. As duas formas possuem elevada massa molar, tendo o sal dissódico, a vantagem
60
de ser mais solúvel em água. Um composto orgânico que apresenta dois ou mais grupos com
pares de elétrons capazes formar ligações coordenadas (complexar) um íon metálico é
denominado de agente quelante, enquanto o complexo formado é denominado quelato. A
estrutura química do EDTA é apresentada na Figura 1.
Figura 1 - Estrutura química do EDTA.
Um par de elétrons disponível capaz de complexar com o íon metálico está presente
em cada um dos dois átomos de nitrogênio e em cada um dos quatro grupos carboxílicos (é
um ácido tetraprótico). Assim, existem seis grupos complexantes no EDTA. Este agente
complexante pode ser representado pelo símbolo H4Y. O ligante não protonado Y4- forma
complexos com os íons de metais. A Figura 2 ilustra a estrutura do complexo de cálcio com o
EDTA. O ponto de viragem das titulações complexométricas é determinado com indicadores
metalocrômicos. Os indicadores mais comumente usados são negro de eriocromo T,
alaranjado de xilenol, calcon, calmagita, murexida, violeta de pirocatecol e outros.
Figura 2 - Estrutura do complexo cálcio-EDTA.
61
Materiais:
Equipamentos
Regentes
64,0 g de NH4Cl
570 mL de NH4OH
Bureta de 25 mL
Indicador ErioT (0,5 g/100 mL etanol)
Béquer 100 e 250 mL
EDTA
Proveta de 50 mL
180 mg de CaCO3 P.A.
Erlenmeyer de 250 mL
24,56g de Mg.SO4.7H2O
fenolftaleína
Pipetas volumétricas de 10 e 20 mL
20 mL HCl 6 mol L-1
Balão volumétrico 100 mL
NaOH 1 mol L-1
MgCl2.6H2O
Procedimentos
PREPARO DE REAGENTES
A) Preparo da solução tampão de pH 10: Dissolver 64,0 g de NH4Cl P.A. em 570 mL de
NH4OH concentrado e P.A. e diluir para 1 litro com água destilada. Guardar a solução em
frasco de polietileno para evitar a passagem de íons metálicos do vidro à solução-tampão
e o frasco deve permanecer bem fechado para impedir a perda de NH3 e a entrada de CO2.
B) Preparo da solução de Ério T: Dilua 0,5% (m/v) de negro de eriocromo T em etanol. A
solução de indicador deve ser preparada recentemente, pois é instável.
C) Preparo da solução de EDTA 0,02mol/L: O sal dissódico (Na2H2C10H12O8N2.2H2O)
dihidrogenoetilenodiamino tetraacetato de sódio contém 0,3% de umidade absorvida e
sua massa molar é 372,3g/mol. Pode-se dessecá-lo mediante aquecimento a 80ºC durante
2 ou 3 horas em uma estufa a 110ºC, as duas moléculas de água de hidratação
permanecem intactas nessas condições. Se este procedimento de secagem for realizado a
solução de EDTA pode ser considerada como solução padrão mas, se for armazenada
durante um certo período esta solução deverá ser padronizada. Calcular e pesar uma
62
massa do sal dissódico (Na2H2C10H12O8N2.2H2O) necessária para preparar 100 mL de
uma solução 0,02 mol/L.
Lembre-se: M = m/MM.V 0,02 = m/372,3.0,1
m = 0,745g
Pesar exatamente a massa do sal dissódio e transferir para um béquer de 100 mL de
capacidade. Juntar 50 mL de água destilada e dissolver por completo o reagente.
Transferir essa solução para um balão volumétrico de 100mL de capacidade e completar
seu volume com água destilada. Agitar para homogeneizar. Esta solução deve ser
armazenada em frasco de polietileno.
D) Padronização da solução de EDTA 0,02 mol/L. Pesar 180 mg de CaCO3 P.A.
previamente dessecado e dissolver num béquer utilizando a mínima quantidade de
solução de HCl 1:1. Evaporar até quase a secura, redissolver em água destilada e
transferir para um balão volumétrico de 100 mL. Pipetar uma alíquota de 20 mL desta
solução, acrescentar 10 mL de tampão NH3/NH4+, 6 a 8 gotas de negro de eriocromo T.
Titular com a solução de EDTA a ser padronizada, gota a gota, até desaparecer a última
coloração avermelhada e aparecer a cor azul indicadora do ponto final da titulação.
E) Preparação da solução de Mg-EDTA: Pesam-se 37,22g de EDTA e dissolve-se em
500mL de água destilada. Adicionam-se 24,56g de Mg.SO4.7H2O e agita-se para
dissolver. Adicionam-se de 3 a 4 gotas de fenolftaleína e goteja-se lentamente hidróxido
de sódio 3 mol/L até a solução tornar-se levemente rosada. Dilui-se para um litro. Se esta
solução for bem preparada, ela apresentará uma cor violeta quando tamponada em pH 10
e tratada com uma mínima quantidade do indicador Ério T. Testa-se a composição da
solução pela adição de Mg2+ ou EDTA. Uma única gota de solução de EDTA 0,02 mol/L
causa uma mudança na cor de vermelho para azul. Também uma só gota de uma solução
MgSO4 0,02 mol/L causará uma mudança da cor de azul para vermelho.
F) Solução de cálcio padrão: Pesar exatamente 1,000 g de CaCO3 anidro e P.A. e transferir
para um Erlenmeyer de 250 mL de capacidade. Adicionar aos poucos, com auxílio de um
funil, solução de HCl (1:1) até dissolver todo o carbonato. Em seguida juntar 200 mL de
água e levar à ebulição por alguns minutos para eliminar todo o CO2. Esfriar. Adicionar 2
a 3 gotas de vermelho de metila e ajustar a cor laranja intermediária pela adição de
solução NH4OH ou HCl (1:1). Transferir toda a mistura para um balão volumétrico de 1
63
litro e completar com água destilada. Agitar para homogeneizar. Cada mL dessa solução
equivale a 1,00 mg de CaCO3.
DETERMINAÇÃO DE CÁLCIO EM LEITE
Pré-titulação: transferir para um erlenmeyer aproximadamente 1 mL de leite, 20 mL de água
destilada, 2 mL de tampão pH 10, 2 gotas de indicador Ério T. Também pode-se adicionar
alguns cristais de KCN (Cuidado é muito tóxico) para mascarar íons como Zn2+, Cu2+ e Fe3+
que interferem bloqueando o indicador. Introduzem-se a seguir 20 gotas de uma solução de
Mg-EDTA e titula-se como o EDTA 0,02 mol L-1 usando Ério T como indicador, até o
aparecimento da cor azul. Calcular o teor de cálcio na amostra de leite em pó, expressando o
resultado em microgramas de Ca (II) por 200mL de leite. Comparar com o valor do rótulo, se
disponível.
Referências Bibliográficas:
1 - BACAN, N. et al.Química analítica quantitativa elementar.3.ed.rev., ampl. e reest. São
Paulo: Edgard Blücher, 2001.
17 - Curvas de titulação
As curvas de titulação são representações gráficas dos valores de pH em função do
volume de titulante adicionado. Elas apresentam três regiões distintas de variação de pH: uma
região em pH ácido (ou básico) e outra região em pH básico (ou ácido) com variação pequena
nos valores de pH, a terceira região mostra uma variação brusca do pH ácido para o básico
(ou do básico para o ácido, dependendo se o titulante é básico ou ácido, respectivamente). O
64
ponto de equivalência se encontra nessa terceira região, ele é ponto de inflexão da curva. A
Figura 16.1 tem a curva de titulação ácido forte/base forte.
Titulação do ácido clorídrico
(20 mL, 0,1 mol/L, com NaOH 0,1 mol/L)
14.0
12.0
10.0
pH
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
Volume de titulante (mL)
30.0
35.0
40.0
Figura 17.1 - Curva de titulação de ácido forte/base forte.
Experiência 17 - Curva de Titulação Ácido fraco/base forte
Materiais
 Solução de ácido acético
 Pipeta volumétrica
 Solução de NaOH 0,1 mol. L-1
 Bastão de vidro
 Bureta de 50 mL
 Béquer de 250 mL
 tampão de pH 4,0
 Potenciômetro/eletrodo de vidro
 Tampão de pH 7,0
 Suporte e garras
Parte Experimental
1) Calibração do potenciômetro: conectar o cabo do eletrodo, do sensor de temperatura e
da entrada de energia. Ligar o equipamento. Fazer a calibração com o tampão de pH = 7,0
65
e de pH = 4,0 de acordo com as instruções do manual do equipamento. Importante: lavar
o eletrodo com água destilada e enxugar com papel absorvente após cada medição.
2) Construir uma tabela de pH versus volume de NaOH adicionado.
3) Pipetar 20 mL de solução de ácido acético, CH3COOH(aq), em um copo de béquer.
4) Preencher a bureta com solução de NaOH(aq) 0,1 mol.L-1.
5)
Medir o pH da solução de CH3COOH(aq).
6)
Iniciar a adição da solução de NaOH e fazer medições a cada 2 mL adicionados até um
total de 14 mL.
7)
Adicionar 1 mL, fazer a leitura.
8)
A partir de 15 mL fazer leitura de pH a cada adição de 0,2 mL até o volume total de 16,6
mL.
9)
Fazer mais duas adições de 1mL e 2 mL com leituras, respectivamente.
10) Construir o gráfico de pH vs volume de NaOH adicionado.
11) Determine o ponto de inflexão e o pH e volume da viragem.
Questões:
1) O que significam os termos base forte, ácido forte, base fraca e ácido fraco?
2) Identifique na curva de titulação da Figura 6.1 as regiões do ponto de equivalência e as
regiões de viragem dos indicadores que estão listados na Tabela 6.1. Quais podem ser
escolhidos para uma titulação ácido forte/base forte?
3) Qual é o indicador apropriado para uma titulação ácido fraco/base forte? Responda de
acordo com a curva de titulação que você construiu no Experimento 15.
4) Qual é a concentração do ácido acético na solução titulada?
5) Explique porque o perfil da curva de titulação de ácido forte/base forte é diferente do perfil
da curva obtida no experimento 15.
Referências Bibliográficas
1.
Curva
de
titulação
feita
com
o
programa
livre
obtido
no
sítio
http://www2.iq.usp.br/docente/gutz/Curtipot.html - acesso em 08/10/2010.
2. Fiorucci, A.R., Soares, M.H.F.B., Cavalheiro, T.G.C. Conceito de Solução Tampão.
Química Nova na Escola, v.13, 18, 2001.
66
3. ATKINS, P e.; Jones, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio
ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2003.
18 - Chuva Ácida
A chuva ácida é um dos problemas ambientais mais graves que a sociedade enfrenta
atualmente. A chuva ácida é causada pela presença de gases, principalmente óxidos ácidos de
enxofre (SO2) e nitrogênio (NO2), que saem das chaminés industriais e são solúveis em água.
Misturados à água presente no ar, hidrolisam formando ácidos que caem sobre a terra
juntamente com a chuva.
A chuva não afetada pela atividade humana já é um pouco ácida, apresenta pH em
torno de 5,7. Esta pequena acidez é devida à presença de ácido carbônico, H2CO3, formado
pela dissolução de CO2 em H2O. Mas, estes níveis de acidez não são prejudiciais ao meio
ambiente.
CO2 (g) + H2O (l) ⇌H2CO3 (aq)
H2CO3 (aq) ⇌H+ (aq) + HCO3- (aq)
HCO3- (aq) ⇌H+ (aq) + CO32- (aq)
Com o aumento da atividade antrópica, principalmente com a industrialização, outros
gases como os óxidos de nitrogênio, NOx (x = 1 ou 2) e o dióxido de enxofre, SO2, são
liberados e estes óxidos ácidos também contribuem para o aumento da poluição atmosférica,
diminuindo o pH da chuva para valores abaixo de 5.
A temperatura dentro dos motores a combustão dos automóveis, são altas e podem
facilitar a reação entre o nitrogênio e o oxigênio da atmosfera, formando o gás NO:
N2 (g) + O2 (g)
2 NO (g)
O óxido nítrico, NO, não é muito solúvel em água, mas pode ser oxidado no ar formando
dióxido de nitrogênio:
2 NO (g) + O2 (g)
2 NO2 (g)
O NO2 reage com água formando ácido nítrico e óxido nítrico:
67
3 NO2 (g) + 3 H2O (l)
2 H3O+ (aq) + 2 NO3- (aq) + NO (g)
É por este motivo que a legislação brasileira exige que os carros sejam equipados com
catalisadores. Eles reduzem o nitrogênio do NO a N2. O N2 é um importante componente
natural do ar e é muito pouco reativo a temperatura ambiente.
O dióxido de enxofre, SO2, é produzido a partir da queima de combustíveis derivados
de petróleo. Ele pode se combinar diretamente com a água, formando um ácido fraco,
chamado ácido sulfuroso, H2SO3, ou pode reagir diretamente com o oxigênio da atmosfera
para formar trióxido de enxofre, que, produz ácido sulfúrico e água.
SO2 (g) + 2 H2O (l)
2 SO2 (g) + O2 (g)
SO3 (g) + 2 H2O (l)
H3O+ (aq) + HSO3- (aq)
2 SO3 (g)
H3O+ (aq) + HSO4- (aq)
O ácido sulfúrico é um ácido forte, é prejudicial ao solo porque causa a retirada dos íons de
cálcio. O solo é constituído por argilas que contêm íons Ca2+. Os íons de cálcio das argilas
podem ser substituídos pelo cátion de hidrogênio (H+) liberado pelo ácido sulfúrico. Neste
processo ocorre a formação de sulfato de cálcio que é insolúvel em água. Desta forma, o
cálcio não mais circula no ambiente e deixa de ser disponível no solo para ser usado pelas
plantas. As plantas sofrem com a sua falta e as florestas são afetadas, o crescimento das raízes
torna-se mais lento e, em consequência disso, menos nutrientes são transportados. A chuva
ácida também pode romper a superfície cerosa das folhas das árvores e os nutrientes perdemse, tornando as árvores mais susceptíveis a fungos e a insetos.
A chuva ácida também provoca alterações nos ecossistemas aquáticos. Com um pH
abaixo de 4,5, praticamente nenhum peixe sobrevive, enquanto níveis iguais ou superiores a 6
promovem populações saudáveis. O baixo pH também faz circular metais pesados como o
alumínio nos lagos. O alumínio faz com que alguns peixes produzam muco em excesso, na
zoda das guelras, prejudicando assim a sua respiração. O crescimento do fitoplâncton é
inibido pelos grandes níveis de acidez e os animais que se alimentam dele são dessa forma
prejudicados.
Para evitar a chuva ácida podemos:
 Usar transporte coletivo assim diminuímos o número de carros e consequentemente a
quantidade de poluentes também diminui;
68
 Utilizar o metrô como meio de transporte que por ser elétrico polui menos do que os
carros;
 Utilizar fontes de energia menos poluentes como a energia hidrelétrica, energia
geotérmica, energia das marés e energia eólica (dos moinhos de vento);
 Fazer a purificação dos escapamentos dos veículos: utilizar gasolina sem chumbo e adaptar
um conversor catalítico;
 Utilizar combustíveis com baixo teor de enxofre.
Referência Bibliográfica:
1. Atkins, P e. Jones, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o
meio ambiente. Porto Alegre: Bookman. 2001.
2. Francisco, V. de C.; Chuva Ácida. Disponível em http://www.brasilescola.com/
geografia/chuvaacida.htm. Acesso em 01 de junho de 2011.
Experiência 18 - Contribuição do CO2 na chuva ácida
Materiais

1 béquer

1 canudo de plástico

1 bastão de vidro

Cal virgem (CaO)

1 funil de vidro

Solução alcoólica de fenolftaleína 1%

1 papel de filtro qualitativo
m/V

1 tubo de ensaio
Parte experimental
Preparar uma solução saturada de hidróxido de cálcio, Ca(OH)2: colocar 20 mL de
água no béquer e adicionar CaO. Deixar a mistura em repouso. Preparar o sistema para
filtragem. Filtrar a mistura e colocar cerca de 5mL do filtrado em tubo de ensaio. Adicione 1
gota de fenolftaleína. Com o auxílio do canudo, soprar na solução do tubo de ensaio. Anote as
observações.
63
Experiência 19 - Contribuição do SO2 na chuva ácida
Materiais

1 béquer

1 espátula

Enxofre em pó

1 pedaço de fio de cobre ( ~ 15 cm)

Vidro de relógio

1 caixa de fósforos

Indicador alaranjado de metila

1 caneta ou lápis
Parte Experimental
Coloque cerca de 50 mL de água no béquer, e adicione três gotas do indicador
alaranjado de metila. Anote a cor observada. Enrole parte do fio de cobre na ponta da caneta,
formando um pequeno cone de cerca de 1 cm. Faça um pequeno gancho na outra ponta do fio,
retire a caneta e encha o cone com enxofre em pó com a espátula. Pendure o fio de cobre por
dentro do béquer sem atingir a água, Figura 18.1.
Posicione um fósforo aceso abaixo do cone para iniciar a queima do enxofre. Retire o
fósforo e tampe o béquer com o vidro de relógio. Observe se o enxofre está realmente. Anote
as observações.
Figura 19.1 - Esquema para preparar o fio de cobre.
Questões
1) Escreva a equação da reação de combustão do enxofre e a reação do gás produzido com a
água.
2) Por que após a combustão do enxofre, a água muda de cor?
3) Por que a água do experimento se tornou ácida?
64
4) Foi avaliado o pH de um grande número de amostras de água de chuva de uma cidade “A”,
que possui uma grande frota automotiva e indústrias. O pH médio foi 4,5. Já para uma cidade
remota (cidade B) pouco afetada por atividades antrópicas, o pH médio foi de 5,8. Calcule a
diferença média na concentração de H+ da chuva das duas cidades. Por que na cidade “B” que
tem baixo impacto humano o pH da água de chuva ainda é menor do que 7,0?
5) O que você pode fazer para contribuir para minimizar a sua emissão de contaminantes para
a atmosfera?
6) (UDESC 2009) Quando os derivados de petróleo e o carvão mineral são utilizados como
combustíveis, a queima do enxofre produz dióxido de enxofre. As reações de dióxido de
enxofre na atmosfera podem originar a chuva ácida. Sobre a chuva ácida, escolha a alternativa
incorreta.
a - O trióxido de enxofre reage com a água presente na atmosfera produzindo o ácido
sulfúrico, que é um ácido forte.
b - SO2 reage com o oxigênio e se transforma lentamente em trióxido de enxofre. Essa reação
é acelerada pela presença de poeira na atmosfera.
c - A chuva ácida é responsável pela corrosão do mármore, do ferro e de outros materiais
utilizados em monumentos e construções.
d - Tanto o dióxido quanto o trióxido de enxofre são óxidos básicos
e - Na atmosfera, o SO2 reage com o oxigênio e se transforma lentamente em trióxido de
enxofre (SO3).
19 - Equilíbrio Químico
Algumas reações ocorrem até o consumo total dos reagentes. As equações químicas
representam essas reações usando uma seta no sentido dos reagentes para os produtos.
Exemplo:
Combustão do metano: CH4 (g) + 2 O2 (g)
→
CO2 (g) + 2 H2O (l)
Reação de neutralização ácido /base : HCl (aq) + NaOH(aq) → NaCl (aq) + H2O (l)
Em outras reações, não ocorre o consumo total dos reagentes. Nesses casos, dizemos
que a reação atingiu um estado de equilíbrio. O meio de reação, quando atinge o equilíbrio,
contém produtos e reagentes. Isto é, o estado de equilíbrio é uma condição de balanço em que
não há modificação nas quantidades de reagentes e produtos. Essa condição é representada no
gráfico da Figura 19.1 para a reação:
65
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇌ 2 NH3 (g) G°r = -32,90 kJ.mol-1
Figura 19.1 - Gráfico da concentração molar dos reagentes e do produto x tempo da
reação de produção da amônia.
A condição de equilíbrio químico é representada numa equação química pelo símbolo
⇌. Esse símbolo indica que a reação se processa nos dois sentidos, direto e inverso, ao
mesmo tempo e com as mesmas velocidades. Por esse motivo o equilíbrio químico é
dinâmico. Numa escala macroscópica, não é possível observar as transformações (direta e
inversa) e parece que nada acontece.
19.1 - O Princípio de Le Chatelier
A proporção de reagentes e produtos no estado de equilíbrio depende da concentração
inicial dos reagentes e das condições da reação como temperatura e pressão. Cada condição
específica determinará uma determinada quantidade de reagentes e de produtos no meio da
reação, isto é, uma posição de equilíbrio. Se por qualquer motivo uma das condições for
modificada, o sistema sai da condição de equilíbrio e, a concentração de reagentes e de
produtos irá mudar tal que a condição de equilíbrio seja restaurada.
A posição de equilíbrio pode ser alterada mudando:
 A concentração das substâncias reagentes;
 A pressão, no caso de reagentes ou produtos gasosos;
 A temperatura.
Em 1888, Henri Le Chatelier estudou várias reações de equilíbrio e propôs uma série
regras para predições qualitativas sobre o equilíbrio. Essas regras são resumidas no princípio
66
de Le Chatelier: Quando um sistema em equilíbrio dinâmico é perturbado por uma ação
externa, o sistema responde de forma a minimizar o efeito da perturbação.
Podemos observar como pode ocorrer o deslocamento do equilíbrio da reação quando um
fio de cobre é mergulhado em uma solução de ácido nítrico concentrado. O cobre é oxidado e
produz íons de Cu2+, já o ácido nítrico é reduzido para dióxido de nitrogênio, um gás marrom,
tóxico e com odor irritante.
A equação que descreve a reação é a seguinte:
Cu(s) + 4HNO3(aq) ——> Cu(NO3)2(aq) + 2NO2(g) + 2H2O(l)
Essa experiência é extremamente perigosa, pois envolve o uso de ácido nítrico,
produto extremamente corrosivo e do dióxido de nitrogênio, gás tóxico. O procedimento deve
ser feito em uma capela.
Experiência 20 - Equilíbrio 2NO2 ⇌ N2O4
O N2O4 congelado é incolor. À temperatura ambiente, ele se decompõe em NO2 marrom.
Materiais

Fio de cobre

Ácido nítrico (HNO3) concentrado

Tubo de ensaio com rolha

Banho de gelo e banho de água quente.

Pinça de madeira para tubo de ensaio
Procedimento
Adicione 1mL de HNO3 no tubo de ensaio e mergulhe uma ponta do fio de cobre no
ácido. Observe a reação de formação do NO2. Retire o fio de cobre e coloque a rolha vedando
o tubo de ensaio. REALIZAR ESSE PROCEDIMENTO NA CAPELA. Coloque tubo de
ensaio no banho de gelo. Anote as observações. Coloque o tubo de ensaio na água quente.
Anote as observações.
67
Referências bibliográficas
3. Atkins, P e. Jones, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o
meio ambiente. Porto Alegre: Bookman. 2001.
4. Baird, C. Química Ambiental. 2ª Ed. Porto Alegre: Bookman. 2002.
5. Cardoso, A.A., Franco, A. Algumas Reações do Enxofre de Importância
Ambiental. Química Nova na Escola, v. 15, p.39, 2002.
20 - Solução Tampão
O conceito original de ação tamponante surgiu de estudos biogeoquímicos e da
necessidade do controle do pH em diversos aspectos da pesquisa biológica, como por
exemplo em estudos com enzimas que têm sua atividade catalítica muito sensível a variações
de pH.
A capacidade tamponante em sistemas biogeoquímicos pode ser fator decisivo em
impactos ambientais. Um estudo interessante sobre o impacto da chuva ácida sobre lagos da
região das montanhas Adirondack, área de Nova Iorque, revelou que lagos sobre áreas ricas
em calcário são menos susceptíveis a acidificação devido à considerável capacidade
tamponante das águas destes lagos.
Hoje, o conceito de tampão é aplicado nas diversas áreas do conhecimento. Uma
definição mais abrangente foi apresentada recentemente por Harris(1999): uma solução
tamponada resiste a mudanças de pH quando ácidos ou bases são adicionados ou quando uma
diluição ocorre.” (Fiorucci, 2001)
Um tampão ácido é uma solução aquosa de um ácido fraco e sua base conjugada na
forma de sal e estabiliza as soluções de pH < 7.
Exemplo: Solução aquosa contendo ácido acético/acetato de sódio.
Quando adicionamos um ácido forte nesta solução, o íon acetato, CH3COO-, que é uma base
forte, recebe um próton para formar molécula de ácido acético, CH3COOH. Desta maneira
mantém a constante de equilíbrio Ka para este ácido e, o pH que deveria diminuir devido à
presença de prótons fornecidos pelo ácido forte se mantém constante. Se adicionarmos uma
base, esta será neutralizada pelo próton proveniente do ácido acético e o equilíbrio será
deslocado no sentido direto da reação, mantendo o Ka e o pH.
68
CH 3COOH  H 2 O  CH 3COO   H 3O 
Um tampão básico é uma solução aquosa de uma base fraca e seu ácido conjugado na
forma de sal e estabiliza as soluções de pH > 7.
Exemplo: Solução aquosa contendo amônia/cloreto de amônio.
Quando adicionamos uma base forte nesta solução, o íon amônio, NH4+, que é um ácido forte,
doa um próton para formar molécula de amônia, NH3. Desta maneira mantém a constante de
equilíbrio Kb para esta base e, o pH que deveria aumentar devido à presença da base forte, se
mantém constante. Se adicionarmos um ácido, este será neutralizada pela amônia e o
equilíbrio será deslocado no sentido direto da reação, mantendo o Kb e o pH.
NH 3  H 2 O  NH 4  OH 
 Cálculo do pH de uma solução tampão
Suponha que estamos preparando culturas de bactérias que exigem um ambiente ácido
e queremos preparar um tampão próximo de pH=4. Preparamos uma solução tampão que é
0,040 mol.L-1 NaCH3CO2(aq) e 0,080 mol.L-1 CH3COOH(aq), em 25°C. Qual é o pH da solução
tampão?
Etapa 1: Escreva a reação de equilíbrio do ácido acético com a água. Identifique o ácido e a
base conjugada. Escreva a expressão de equilíbrio, Ka.
Etapa 2: Rearranje a expressão de Ka isolando [H3O+]
[H3O+] = Ka x [CH3COOH] / [CH3COO-]
Etapa 3: Considere as molaridades de equilíbrio do ácido e da base iguais as molaridades
iniciais.
[H3O+] = Ka x (0,080/0,040) , consultando na tabela Ka = 1,8x10-5
Etapa 4: Tome o logaritmo negativo de ambos os lados.
- log [H3O+] = - log (3,6x10-5)  pH = 4,44
A solução age como um tampão próximo a pH = 4.
Podemos determinar o pH de uma solução tampão diretamente pela equação de
Henderson-Hasselbach.
Considere os seguintes equilíbrios:
HA(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + A-
e
BH+(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + B(aq)
Rearranjando as constantes de equilíbrio como na etapa 2 do exemplo acima, teremos:
69
[H3O+] = Ka x [HA] / [A-]
e [H3O+] = Ka x [BH+] / [B]
Aplicando o logaritmo negativo:
- log [H3O+] = - log Ka - log [HA] / [A-]
e - log [H3O+] = - log Ka - log [BH+] / [B]
Teremos:
pH = pKa + log [A-]/ [HA]
e
pH = pKa + log [B] / [BH+]
Estas equações facilitam o cálculo para preparar solução tampão de pH previamente
definido.
A capacidade tamponante de uma solução tampão é, qualitativamente, a habilidade
desta solução de resistir a mudanças de pH frente à adições de um ácido ou de uma base.
Quantitativamente, a capacidade tampão de uma solução é definida como a quantidade de
ácido forte ou uma base forte necessária para que 1,00 L de solução tampão apresente uma
mudança de uma unidade no pH. Um tampão com uma alta capacidade pode manter sua ação
tamponante por mais tempo do que um tampão com uma pequena capacidade. O tampão é
consumido quando a maioria da base fraca for convertida a ácido ou quando a maioria do
ácido fraco for convertido a base. (Fiorucci, 2001; Powers, 2005; Atkins, 2001).
O mais conhecido sistema de tampão natural é aquele formado pelo equilíbrio entre
íon carbonato e o dióxido de carbono. O sistema de tampão carbonato é composto de pelo
menos seis espécies diferentes, os equilíbrios que governam as interações entre eles são
mostrados no Quadro 20.1.
Quadro 20.1 – Sistema de tampão carbonato
Experiência 21 - Tampão natural e o efeito da chuva ácida
Os experimentos são baseados nos propostos por Powers, et al., 2005 e tem como
objetivo verificar o papel do carbonato de sódio e carbonato de cálcio no sistema de tampão
carbonato e as implicações desse para as águas nos sistemas naturais. .
70
Materiais
 Solução de ácido sulfúrico 0,03 mol.L-1
 Proveta
 Solução de Na2CO3
 Bastão de vidro
 Solução de CaCO3
 Béquer de 400 mL
 Bureta de 50 mL
 Potenciômetro
 Tampão de pH 4,0
 Suporte e garras
 Tampão de pH 7,0
Parte Experimental
Calibração do potenciômetro: conectar o cabo do eletrodo, do sensor de temperatura e da
entrada de energia. Ligar o equipamento. Fazer a calibração com o tampão de pH=7,0 e de
pH=4,0 de acordo com as instruções do manual do equipamento. Importante: lavar o
eletrodo com água destilada e enxugar com papel absorvente após cada medição.
I - Solução de carbonato de sódio
 Construir uma tabela de pH versus volume de H2SO4 adicionado.
 Preparar a solução de Na2CO3, para isso pesar aproximadamente 0,130 g de carbonato de
sódio em um béquer de 400 mL e dissolver em 300 mL de água destilada.
 Preencher uma bureta com solução de H2SO4 (aq) 0,03 mol.L-1.
 Medir o pH da solução de Na2CO3 (aq).
 Iniciar a adição da solução de H2SO4 e fazer medições a cada 2 mL adicionados até um
total de 10 mL.
 Fazer então medições a cada 1 mL adicionados até um total de 20 mL.
 A partir de 20 mL fazer leitura de pH a cada adição de 2 mL até o volume total de 30 mL.
 Fazer leituras a cada 1 mL adicionado até os 40 mL.
 E fazer adições de 2,5 mL até o volume de 50 mL adicionados.
 Construir o gráfico de pH vs volume de H2SO4 adicionado.
 Determine o ponto de inflexão e o pH e volume da viragem.
71
II - Solução de carbonato de cálcio saturada
 Construir uma tabela de pH versus volume de H2SO4 adicionado.
 Com o auxílio de uma proveta transferir 300 mL da solução de carbonato de cálcio
saturada para o béquer.
 Preencher a bureta com solução de H2SO4 (aq) 0,003 mol.L-1.
 Medir o pH da solução de CaCO3 (aq).
 Iniciar a adição da solução de H2SO4 e fazer medições a cada 1 mL adicionados até um
total de 20 mL.
 Fazer então medições a cada 5 mL adicionados até um total de 50 mL.
 Construir o gráfico de pH vs volume de H2SO4 adicionado.
 Determine o ponto de inflexão e o pH e volume da viragem.
III - Solução de carbonato de cálcio com corpo de fundo
 Construir uma tabela de pH versus volume de H2SO4 adicionado.
 Com o auxílio de uma proveta transferir 300 mL da solução de carbonato de cálcio
saturada para o béquer e adicionar uma pequena quantidade de CaCO3 sólido a solução.
 Preencher a bureta com solução de H2SO4 (aq) 0,03 mol.L-1.
 Medir o pH da solução de CaCO3 (aq).
 Iniciar a adição da solução de H2SO4 e fazer medições a cada 1 mL adicionados até um
total de 10 mL.
 Fazer medições a cada 2 mL adicionados até um total de 20 mL e a cada 3 mL até 30 mL.
 Após os 30 mL fazer as medições após adições de 5 mL até os 50 mL de ácido sulfúrico.
 Construir o gráfico de pH vs volume de H2SO4 adicionado.
 Determine o ponto de inflexão e o pH e volume da viragem.
Use os gráficos para determinar a capacidade tamponante de cada solução e explique a
diferença encontrada entre os valores. Depois que as capacidades tamponantes forem
calculadas, compare os diferentes sistemas baseando-se nos valores de capacidade tamponante
e explique as relações que são observadas entre os valores. Se as soluções examinadas
representassem sistemas de água naturais, decida o qual dos sistemas seria um tampão ideal
contra chuva ácida e qual seria um tampão ineficiente.
72
Referências bibliográficas
1. ATKINS, P e. Jones, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o
meio ambiente. Porto Alegre: Bookman. 2001.
2. FIORUCCI, A.R. et al. Química Nova na Escola, n.13, p.18-21, maio 2001.
3. POWERS, D.C., et al. Journal of Chemical Education, v. 82, n. 2, fev 2005.
21 - Cinética Química
A Cinética Química é o estudo das velocidades das reações. A cinética considera a
variável ‘tempo’ nas transformações fisico-químicas. Dessa forma, é estabelecido o tempo
necessário para que ocorra uma transformação química. Porém, é a termodinâmica que
determina a variação das propriedades de um sistema quando esse muda de um estado de
equilíbrio para outro. Ou ainda, a termodinâmica que irá determinar se um processo ocorrerá
espontaneamente ou não.
A partir do momento em que a termodinâmica determina a possibilidade de uma
reação ocorrer, a velocidade em que ela ocorrerá irá depender de fatores como, por exemplo, a
natureza, a concentração e a temperatura dos reagentes e a presença de catalisador.
Um exemplo de reação que se observa a influência desses fatores é a redução do íon
permanganato, MnO4-.
MnO4( aq)  8H (aq)  5e   Mn(2aq )  4H 2 O (l )
(violeta)
E°red= + 1,512V
(incolor)
Experiência 22 - Cinética da redução do permanganato
Materiais
 Tubos de ensaio
 Solução KMnO4 (aq) 0,005 mol/L
 Pipetas graduadas
 Solução de ácido oxálico 0,5 mol/L em H2SO4, 1 mol/L
 Cronômetro
 Solução de um sal de Fe2+ e solução de um sal de Mn2+
73
 Etanol
Procedimento
Numerar 5 tubos de ensaio de 1 à 5.
1. Efeito da natureza dos reagentes
No tubo 1 adicionar 3 mL de solução de KMnO4 e, em seguida, adicionar 3 mL de solução de
contendo íons Fe2+.
No tubo 2 adicionar 3mL de solução de KMnO4 e, em seguida, adicionar 3 mL de solução de
ácido oxálico e acionar o cronômetro. Anotar na tabela o tempo necessário para o
aparecimento de cada cor.
2. Efeito da concentração dos reagentes
No tubo 3 adicionar 3 mL de solução de KMnO4 e, em seguida, a solução de ácido oxálico
diluída da seguinte maneira: em outro tubo de ensaio adicionando 3 mL da solução e 3 mL de
água destilada. Acionar o cronômetro logo que as soluções forem misturadas.
3. Efeito da temperatura
No tubo 4 adicionar 3 mL de solução de KMnO4 e aquecer até aproximadamente 60ºC.
Adicionar 3 mL da solução de ácido oxálico e acionar o cronômetro. Comparar com os
tempos do tubo 2 (temperatura ambiente).
4. Efeito do catalisador
No tubo 5 adicionar 3 mL de solução de KMnO4, adicionar 3 mL de solução de ácido oxálico
e algumas gotas de solução contendo íons Mn2+. Acionar o cronômetro.
5. Acompanhar o andamento da reação por espectrofotometria
A reação de redução do permanganato leva ao descoramento da solução. Por esta razão, a
cinética desta reação pode ser acompanhada espectroscopicamente. O íon permanganato
absorve na região de 545 nm e a absorção é diretamente proporcional à concentração do íon.
Parte Experimental
Montar uma tabela de absorbância e tempo.
74
Ligar o equipamento, selecionar o comprimento de onda de 545 nm, acertar o zero de
absorbância com o branco.
Para o branco: colocar 2,5 mL de água destilada na cubeta e adicionar 0,7 mL de etanol.
Realizar o procedimento conforme manual do equipamento.
Diluir 10 vezes a solução de KMnO4 (aq). Colocar 2,5 mL dessa solução na cubeta e
adicionar 0,7 mL de etanol. Acionar o cronômetro no momento da adição. Realizar as leituras
de absorbância a cada 30 s até o tempo total de 15 min. Construir um gráfico de absorbância
vs tempo.
Resultados
Tabela 22.1 - Tempo em segundos necessários para o aparecimento das cores.
Tubo/cor
Tempo de reação / segundos
1
Tubo/cor
Vermelho-cereja Salmão Laranja Amarelo
2
3
4
5
Discussão:
Faça uma discussão comparando as velocidades e como cada efeito influencia
na velocidade.
ANEXOS
SISTEMA DE COLETA DE RESÍDUOS QUÍMICOS
1) Ácidos e bases:
Soluções aquosas diluídas de ácidos e bases deverão ser colocados em recipientes tipo béquer
e neutralizados no final de cada experiência. Este procedimento deverá ser efetuado pelos
75
próprios alunos e tem dois propósitos: ilustrar o processo de eliminação de rejeitos e formar
uma consciência de preservação do meio ambiente. Depois de neutralizado o material poderá
ser armazenado junto com os resíduos inorgânicos, metais pesados, cátions, ânions, etc.
2) Solventes orgânicos clorados e não clorados:
Tendo em vista que esta classe de rejeitos químicos não possibilita nenhum tipo de tratamento
prévio dentro do laboratório, devem ser tomadas algumas precauções quanto ao processo de
rotulagem e condicionamento destes rejeitos, para que sua recuperação ou eliminação tenha
sucesso (veja os itens de a - j abaixo).
Exemplos de solventes organo-clorados; clorofórmio, tetracloreto de carbono, diclorometano,
dicloroetano, cloreto de metileno, etc.
Solventes não clorados; álcoois, acetonas, éteres, hexano, benzeno, tolueno, etc.
3) Rotulagem e acondicionamento de solventes organo-clorados e não clorados:
Esta etapa deve ser realizada dentro de cada laboratório de ensino e de pesquisa da instituição
pelo técnico ou pelo(s) aluno(s) de graduação ou pós-graduação. Para que o processo de
tratamento de rejeitos tenha sucesso, é fundamental que os seguintes itens sejam observados:
a) Para o recolhimento dos rejeitos químicos devem ser utilizados recipientes de vidro ou de
plástico resistentes, que estejam em perfeitas condições principalmente com relação à vedação
dos mesmos. Evitar frascos com vazamentos;
b) O recolhimento dos rejeitos químicos não deve ultrapassar 2/3 da capacidade do recipiente.
Frascos extremamente cheios criam riscos quando transportados;
c) Antes do recolhimento dos rejeitos químicos ativos, deve-se ter o devido cuidado no
sentido da desativação destes. Lembrar que, frascos contendo rejeitos químicos ativos sem
nenhuma indicação no rótulo, expõe os funcionários do Setor à sérios riscos;
d) Para o recolhimento de rejeitos químicos deve-se dar preferência à utilização de frascos de
um litro, na cor âmbar, e procurar evitar misturas muito complexas. Dê preferência,
acondicionar solventes que foram utilizados em cromatografia, ou provenientes de
rotaevaporadores, etc. em frascos separados, já que é possível a recuperação dos solventes
orgânicos através de destilação com colunas de fracionamento;
e) Os frascos contendo rejeitos deverão ser rotulados e perfeitamente identificados com a
utilização do rótulo padronizado - figura 1- à disposição no Almoxarifado do Departamento
de Química;
76
f) Os rótulos deverão ser preenchidos com caneta esferográfica azul ou preta, nunca usar
caneta hidrocor ou pincel atômico;
g) Os rótulos deverão conter todas as informações sobre os componentes das misturas
existentes no frasco, tanto os solutos como os solventes, inclusive indicações de possíveis
riscos na operação de tratamento. A indicação apenas do solvente principal pode criar
problemas no tratamento adequado;
h) Os rótulos deverão conter de forma clara: O laboratório, o responsável pelo mesmo e a data
do recolhimento. Estas informações, eventualmente, podem vir a ser úteis em casos onde haja
necessidade de informações adicionais;
i) Os rótulos deverão ser fixados nos frascos com a aplicação de cola plástica, e nunca com
uso de fita adesiva. A fita adesiva resseca com o tempo levando a perda do rótulo devido à
estocagem;
j) Nunca se deve misturar substâncias que possam reagir entre si. Exemplo, mistura de
solventes orgânicos clorados com não clorados, mistura de solventes orgânicos com ácidos,
mistura de material orgânico com inorgânico, etc.
4) Metais pesados, cátions, ânions, etc. em meio aquoso:
A coleta dos rejeitos inorgânicos compreende as seguintes etapas:
1) Todo os resíduos das experiências devem ser lançados em frascos plásticos de rejeitos que
devem permanecer em locais visíveis sobre as bancadas.
2) O material contido nos frascos de rejeitos deve ser lançado em bombonas de plástico de 50
litros no final de cada experiência, à disposição no almoxarifado.
Cuidados
- Ao reutilizar frascos de reagentes para estocagens de resíduos químicos verifique a sua
procedência, visto que muitos produtos químicos formam misturas explosivas, por exemplo
ácido nítrico e etanol. Recomenda-se sempre passar água nos frascos antes de reutilizá-los.
Manual de Regras Básicas e de Segurança para Laboratórios desenvolvido pela coordenadoria
de Gestão Ambiental da UFSC, 1998.