Descreva como preparar 50,00 \mathrm{~mL} de uma solução de \mathrm{HCl} 0,20 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}, considerando que o HCl é 37 \%(\mathrm{~m} / \mathrm{m}) e densidade 1,18 \mathrm{~g} / \mathrm{mL}.

Passo 1

O que o enunciado pede e os dados fornecidos.
  • Pedido: preparar 50,00\\ \mathrm{mL} de solução de HCl com concentração 0,20\\ \mathrm{mol/L}.
  • Dados fornecidos:
    • Volume final desejado: V_{\text{final}} = 50,00\\ \mathrm{mL} = 0,05000\\ \mathrm{L}.
    • Concentração desejada: C_{\text{final}} = 0,20\\ \mathrm{mol/L}.
    • Ácido concentrado: 37\% ( m/m) de HCl.
    • Densidade do ácido concentrado: \rho = 1,18\\ \mathrm{g/mL}.
  • Informação química necessária (constante): massa molar do HCl: M_{ \mathrm{HCl}} = 36,46\\ \mathrm{g/mol}.

Passo 2

Entender o que é molaridade e calcular quantos mols de HCl são necessários.
  • Conceito rápido: a molaridade C é o número de mols de soluto por litro de solução. Logo, o número de mols necessários é dado por n = C \cdot V, onde
    • n é o número de mols de soluto ( \mathrm{mol}),
    • C é a concentração desejada ( \mathrm{mol/L}),
    • V é o volume da solução em litros ( \mathrm{L}).
  • Aplicando:
n = C_{\text{final}} \cdot V_{\text{final}} = 0,20\cdot 0,05000 = 0,01000\\ \mathrm{mol}.

Passo 3

Converter os mols de HCl em massa de HCl puro necessária.
  • Relação usada: m = n \cdot M, onde
    • m é a massa de soluto ( \mathrm{g}),
    • n é o número de mols ( \mathrm{mol}),
    • M é a massa molar ( \mathrm{g/mol}).
  • Aplicando:
m_{\mathrm{HCl\,(puro)}} = 0,01000\cdot 36,46 = 0,3646\\ \mathrm{g}.
Isto significa que a solução final deve conter 0,3646\\ \mathrm{g} de HCl pura.

Passo 4

Determinar a massa da solução concentrada (37% m/m) que contém essa massa de HCl puro.
  • Entender o que significa 37\% (m/m): em 100\\ \mathrm{g} da solução concentrada há 37\\ \mathrm{g} de HCl puro. Portanto, a massa da solução necessária satisfaz
\frac{m_{\mathrm{HCl\,(puro)}}}{m_{\text{solução concentrada}}}=0,37.çã
  • Isolando m_{\text{solução concentrada}}çã:
m_{\text{solução concentrada}}=\frac{m_{\mathrm{HCl\,(puro)}}}{0,37}=\frac{0,3646}{0,37}=0,98595\\ \mathrm{g}.çã

Passo 5

Converter a massa da solução concentrada em volume, usando a densidade.
  • Relação densidade: \rho=\dfrac{m}{V}, onde
    • \rho é a densidade ( \mathrm{g/mL}),
    • m é a massa ( \mathrm{g}),
    • V é o volume ( \mathrm{mL}).
  • Isolando o volume: V=\dfrac{m}{\rho}.
  • Aplicando:
V_{\text{conc}}=\frac{0,98595}{1,18}=0,83535\\ \mathrm{mL}.
  • Arredondamento prático: medir 0,835\\ \mathrm{mL} é pouco prático; é razoável e comum arredondar para 0,84\\ \mathrm{mL} ao preparar a solução, mantendo consistência com algarismos significativos dos dados iniciais.

Passo 6

Interpretação do resultado e opções práticas de medição
  • Resultado obtido: é necessário adicionar aproximadamente 0,84\\ \mathrm{mL} de HCl concentrado ( 37\%\\ m/m, \rho=1,18\\ \mathrm{g/mL} ) para obter 50,00\\ \mathrm{mL} de solução 0,20\\ \mathrm{mol/L}.
  • Observação prática: volumes menores que 1\\ \mathrm{mL} exigem instrumentos apropriados:
    • usar micropipeta apropriada (por exemplo micropipeta de 0{,}5 10\\ \mathrm{mL} ou de 0{,}1 1\\ \mathrm{mL} com ponta adequada) é a melhor opção para precisão;
    • se não houver micropipeta, pode-se preparar uma pré-diluição (ver Passo 7).

Passo 7

Procedimento experimental detalhado, passo a passo (segurança e técnica)
  • Segurança antes de tudo: usar óculos de proteção, jaleco, luvas resistentes a ácidos; trabalhar em capela se possível.
  • Materiais: micropipeta (ou pipeta graduada de 1 mL), ponteira ou pipeta volumétrica pequena, balão volumétrico de 50{,}00\\ \mathrm{mL}, água destilada, bastão de vidro/agitador, proveta para pré-medir água.
  • Procedimento sugerido:
    1. Colocar no balão volumétrico cerca de 30\\ \mathrm{mL} de água destilada (não encher até a marca).
    2. Com micropipeta, aspirar cuidadosamente 0,84\\ \mathrm{mL} da HCl concentrada e transferir para o balão. Sempre: adicionar ácido à água (nunca água ao ácido) para evitar respingos e calor localizado.
    3. Tapar o balão e agitar cuidadosamente para homogeneizar. Deixar esfriar se houver aquecimento perceptível.
    4. Completar com água destilada até a marca dos 50{,}00\\ \mathrm{mL}. Tampar e homogeneizar invertendo várias vezes.
    5. Rotular a solução com concentração, data e segurança.
  • Se não for possível medir 0,84\\ \mathrm{mL} com precisão, alternativa:
    • preparar uma solução intermediária (por exemplo, diluir 8,4\\ \mathrm{mL} de concentrado para 100\\ \mathrm{mL} para obter uma solução mãe) e a partir dela pipetar volumes maiores com melhor precisão para obter 50{,}00\\ \mathrm{mL} de 0,20\\ \mathrm{mol/L}.

Passo 8

Verificações finais e notas sobre precisão
  • Checar unidades e sinais: todas as contas foram feitas em \mathrm{mol}, \mathrm{g}, \mathrm{mL} e \mathrm{L}.
  • Principais fontes de erro prático: precisão da micropipeta, temperatura (afeta densidade), pureza efetiva do reagente comercial. Para maior precisão, prefira micropipetas calibradas e repetir o preparo duas vezes para comparação.
  • Resumo numérico: massa de HCl puro necessária 0,3646\\ \mathrm{g}; massa de solução concentrada 0,98595\\ \mathrm{g}; volume de solução concentrada 0,83535\\ \mathrm{mL} (usar na prática 0,84\\ \mathrm{mL}).

Resposta

0,84\\ \mathrm{mL}

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