Apresente os cálculos necessários para preparar as seguintes soluções aquosas:
100 mL de ácido perclórico (
) de
, a partir do ácido concentrado que apresenta densidade de
e pureza de
;
100 mL de ácido perclórico (
Passo 1
O enunciado pede que eu calcule tudo o que é necessário para preparar
de solução aquosa de ácido perclórico
com
, a partir do ácido concentrado que tem densidade
e pureza
.
Dados fornecidos (vou listá-los claramente):
Dados fornecidos (vou listá-los claramente):
O objetivo prático é determinar quanto (massa/volume) do ácido concentrado devo pipetar para, após diluir até
, obter
.
Passo 2
Entendendo pH e concentração de íons hidrogênio (aula curtinha e prática).
Definição útil: o pH é dado por
Definição útil: o pH é dado por
onde
é a concentração molar de íons hidrogênio em mol por litro. Invertendo a fórmula,
Como
é um ácido fortíssimo (dissocia praticamente totalmente em água), a concentração de
que queremos é exatamente a concentração molar do ácido na solução final. Agora calculo
para
:
Passo 3
Determinar o número de mols de
necessários para
.
Fórmula básica: número de mols , em que
é a concentração molar desejada e
é o volume em litros. Aplicando:
Fórmula básica: número de mols
Passo 4
Calcular a massa de
(pura) correspondente a esses mols.
Primeiro, a massa molar (aproximação razoável): usar .
Fórmula: massa . Então:
Primeiro, a massa molar (aproximação razoável): usar
Fórmula: massa
Convertendo para unidades mais usuais:
Passo 5
Levar em conta a pureza do ácido concentrado e encontrar a massa da solução concentrada necessária.
Se a solução concentrada tem (em massa) de
, isso significa:
Se a solução concentrada tem
ou seja
Substituindo:
Passo 6
Converter a massa da solução concentrada em volume usando a densidade.
Relação densidade: , logo
. Usando
,
Relação densidade:
Converter para microlitros (
):
Passo 7
Resumo prático e comentário didático (porque isso importa na hora da prova e no laboratório).\
- Valores obtidos: concentração desejada muito baixa (
), o que exige uma quantidade de ácido puro de ordem de e um volume de ácido concentrado da ordem de , ou seja, fração de microlitro.\ - Observação prática importante: esse volume (
) é extremamente pequeno e impossível de medir com uma micropipeta comum com precisão. Na prática de laboratório, faz-se uma diluição em dois passos: prepara-se primeiro um estoque intermediário mais diluído (por exemplo, diluir uma pequena porção do ácido concentrado para obter um volume mensurável) e então dilui-se aliqutas desse estoque até o volume final. Esse raciocínio (fazer diluições sucessivas) é parte essencial da técnica experimental quando o cálculo dá volumes impraticáveis.\ - As fórmulas-chave que usamos e que valem para a prova: