Descreva como preparar as seguintes soluções:
500,0 \mathrm{~mL} de \mathrm{Na}_{2} \mathrm{~B}_{4} \mathrm{O}_{7} \cdot 10 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \quad 0,0500 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} a partir do reagente sólido.

Passo 1

O enunciado pede que se prepare uma solução de volume 500{,}0\\ \mathrm{mL} e concentração 0,0500\\ \mathrm{mol\,L^{-1}} usando o reagente sólido \mathrm{Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot10H_{2}O} (borato de sódio decahidratado).
Informações dadas (pegue-as do enunciado):
  • Volume desejado: V=500{,}0\\ \mathrm{mL}.
  • Concentração desejada: c=0,0500\\ \mathrm{mol\,L^{-1}}.
  • Reagente sólido: \mathrm{Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot10H_{2}O} (usar como decahidratado).
O que é pedido exatamente:
  • Determinar quanto (massa) do reagente sólido deve ser pesado e descrever, passo a passo, como preparar a solução a partir desse sólido (técnica laboratorial correta).

Passo 2

Converter unidades e calcular o número de mols necessários.
Lembrete: concentração molar é definida como c=\dfrac{n}{V}, onde n é o número de mols e V o volume em litros. Logo n=c\cdot V.
Converter volume para litros:
V = 500{,}0\\ \mathrm{mL} = 0{,}5000\\ \mathrm{L}.
Calcular mols necessários:
n = c\cdot V = 0{,}0500\\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\times 0{,}5000\\ \mathrm{L} = 0{,}02500\\ \mathrm{mol}.
Explanação didática curta: aqui multiplicou-se a molaridade pelo volume em litros para obter quantos mols de soluto queremos na solução final.

Passo 3

Calcular a massa molar (massa molar) do reagente sólido \mathrm{Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot10H_{2}O}.
Regra: A massa molar é a soma das massas atômicas de todos os átomos na fórmula. Contar átomos:
  • 2 átomos de Na,
  • 4 de B,
  • 7 de O na parte anidra mais 10 moléculas de H_{2}O 10 vezes (2 H + 1 O ),
    logo total de oxigênios =7+10=17 e total de hidrogênios =10\times2=20.
Usar massas atômicas aproximadas (tabeladas): \mathrm{Na}=22{,}99, \mathrm{B}=10{,}81, \mathrm{O}=16{,}00, \mathrm{H}=1{,}008 (unidades: \mathrm{g\,mol^{-1}}).
Calcular:
M = 2\cdot 22{,}99 + 4\cdot 10{,}81 + 17\cdot 16{,}00 + 20\cdot 1{,}008.
Fazendo as contas passo a passo:
2\cdot 22{,}99 = 45{,}98,
4\cdot 10{,}81 = 43{,}24,
17\cdot 16{,}00 = 272{,}00,
20\cdot 1{,}008 = 20{,}16.
Somando:
M = 45{,}98 + 43{,}24 + 272{,}00 + 20{,}16 = 381{,}38\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.
Explicação didática: a massa molar diz quantos gramas correspondem a um mol da substância; por isso multiplicaremos essa massa pelo número de mols desejado para obter a massa a ser pesada.

Passo 4

Calcular a massa de sólido necessária usando m = n\cdot M.
Substituindo:
m = 0{,}02500\\ \mathrm{mol}\times 381{,}38\\ \mathrm{g\,mol^{-1}} = 9{,}5345\\ \mathrm{g}.
Arredondamento prático: os dados do enunciado (concentração 0{,}0500 e volume 500{,}0) têm quatro casas significativas, portanto é razoável apresentar a massa com quatro algarismos significativos: m \approx 9{,}535\\ \mathrm{g}.
Comentário sobre casas significativas e massa molar: a massa molar usada tem algumas aproximações (valores tabelados com certo número de dígitos), então arredondar para a precisão do balança disponível é aceitável. Em prática de laboratório, pesa-se com a maior precisão possível (por exemplo balança com 0,001 g).

Passo 5

Resumo numérico do que foi calculado (para conferir antes de ir ao laboratório):
\text{Volume desejado: }V=0{,}5000\\ \mathrm{L},
\text{Concentração: }c=0{,}0500\\ \mathrm{mol\,L^{-1}},çã
\text{Mols necessários: }n=0{,}02500\\ \mathrm{mol},á
\text{Massa molar: }M=381{,}38\\ \mathrm{g\,mol^{-1}},
\text{Massa a pesar: }m=n\cdot M=9{,}5345\\ \mathrm{g}\approx 9{,}535\\ \mathrm{g}.

Passo 6

Procedimento laboratorial passo a passo (como executar na prática, com dicas):
  1. Materiais: balança analítica (precisão \leq0{,}01\\ \mathrm{g} idealmente 0{,}001\\ \mathrm{g}), béquer pequeno, pá de pesagem ou funil de pesagem, frasco volumétrico de 500{,}0\\ \mathrm{mL} (pyrex/calibrado), bastão de vidro, água deionizada, funil de vidro para volumétrico, papel ou cápsula para pesar, luvas e óculos de segurança.
  2. Segurança: usar óculos, luvas e jaleco. Borato de sódio é irritante; evitar inalação e contato com olhos.
  3. Pesar o sólido:
    • Ligar e tarar a balança com o receptor de pesagem vazio (papel ou cápsula).
    • Colocar lentamente o sólido até obter 9{,}535\\ \mathrm{g} na balança. Se a balança só permite 2 casas decimais, anotar o valor real e ajustar mais tarde (ex.: se pesar 9,54 g, anotar).
    • Transferir cuidadosamente o sólido para um béquer limpo com auxílio de espátula; usar funil de pesagem para minimizar perdas.
  4. Transferir para o frasco volumétrico:
    • Usar funil para transferir todo o sólido do béquer para o frasco volumétrico de 500{,}0\\ \mathrm{mL}.
    • Enxaguar o béquer e o funil com cerca de 20{-}30\\ \mathrm{mL} de água deionizada e transferir as lavagens para o frasco (garantir que todo o soluto vá para o volumétrico).
  5. Dissolver:
    • Adicionar aproximadamente 200{-}300\\ \mathrm{mL} de água deionizada ao frasco e agitar (ou mexer com bastão) até dissolução completa. O borato decahidratado geralmente dissolve bem em água morna; se necessário aquecer levemente o líquido no béquer antes de transferir, mas NUNCA aquecer o frasco volumétrico diretamente.
  6. Completar o volume:
    • Depois de o sólido dissolver totalmente e a solução esfriar até temperatura ambiente, completar cuidadosamente com água deionizada até a marca de 500{,}0\\ \mathrm{mL} do frasco volumétrico. A leitura do menisco deve ser feita ao nível dos olhos; o menisco inferior deve coincidir com a marca.
  7. Misturar:
    • Tampar o volumétrico e inverter várias vezes (ou agitar) até homogeneização completa.
  8. Rotular:
    • Identificar o frasco com a composição: \mathrm{Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot10H_{2}O}, concentração 0{,}0500\\ \mathrm{mol\,L^{-1}}, volume 500{,}0\\ \mathrm{mL}, data e nome do responsável.
  9. Armazenamento:
    • Conservar em local seco e etiquetado; evitar contaminação.
Dica prática: como o sal é hidratado (decahidratado), trabalhar rapidamente após abrir o frasco do reagente para evitar perda de água por exposição ao ar; porém no preparo de solução a pequena variação é pouco crítica para esta concentração, desde que se pese o material conforme está no frasco.

Passo 7

Verificação e ajustes finais:
  • Se ao pesar obteve-se uma massa ligeiramente diferente de 9{,}535\\ \mathrm{g} (por exemplo 9{,}540\\ \mathrm{g}), pode-se recalcular a concentração final real usando c_{\text{real}}=\dfrac{m}{M\cdot V} para saber o desvio; para trabalhos quantitativos muito exigentes, deve-se reavaliar e ajustar.
  • Se houver perda material grande durante transferência, é melhor repetir o preparo ou corrigir a massa efetivamente transferida (pesar o frasco de pesagem após transferência e usar a massa realmente transferida).

Resposta

Pesar 9{,}535\\ \mathrm{g} de \mathrm{Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot10H_{2}O}; dissolver em água deionizada e transferir para um frasco volumétrico de 500{,}0\\ \mathrm{mL}; completar para a marca com água deionizada e homogeneizar.

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