Por que devemos colocar primeiro o soluto e só depois completar com água o balão volumétrico? E no caso de preparar uma solução de um ácido a partir de um ácido concentrado, como devemos proceder? E quais os cuidados devemos ter para não ocorrer um acidente?
Passo 1
O que o enunciado pergunta:
- Por que devemos colocar primeiro o soluto e só depois completar com água o balão volumétrico?
- No caso de preparar uma solução de um ácido a partir de um ácido concentrado, como proceder?
- Quais cuidados devemos ter para não ocorrer um acidente?
Informações relevantes dadas (implícitas na pergunta):
- Falamos de preparar soluções em balão volumétrico (vidraria para medir volume final com precisão).
- Há dois casos: soluto sólido (ou líquido não perigoso) colocado no balão versus uso de ácido concentrado (liquido corrosivo e exotérmico).
- A segurança no manuseio de ácidos concentrados é uma preocupação central.
Passo 2
Entendendo o porquê do “soluto primeiro, água depois” (princípio de precisão)
- O objetivo ao preparar uma solução volumétrica é que a concentração final
seja exatamente a desejada. A relação que usamos é
onde
é a concentração (por exemplo em mol·L^{-1}),
é a quantidade de soluto em mols e
é o volume final da solução em litros. Explicando as variáveis:
depende do que você pesou (soluto) e
é o volume que o balão marca quando a solução estiver pronta.
- Se você enche o balão com água até a marca e só depois coloca o soluto, a adição do soluto geralmente altera o volume final (dissolução muda o volume). Isso provoca duas coisas ruins:
- O volume final não será mais o que o balão indicava, logo
ficará errada. - Você não tem um jeito preciso de tirar volume (não dá para “retirar” água com precisão para voltar à marca).
- O volume final não será mais o que o balão indicava, logo
- Por isso o protocolo correto: colocar o soluto no balão vazio, dissolver com uma parte do solvente, e só depois completar até a marca com solvente puro — assim você garante que o volume final
usado na fórmula é o real e conhecido.
Passo 3
Protocolo passo a passo (soluto sólido ou líquido não reativo) — como fazer na prática e por quê, bem mastigado
Materiais típicos: balão volumétrico, funil, proveta/pipeta para completar, béquer para dissolver se necessário, agitador/mão, água destilada, papel de pesagem.
Materiais típicos: balão volumétrico, funil, proveta/pipeta para completar, béquer para dissolver se necessário, agitador/mão, água destilada, papel de pesagem.
- Pese o soluto numa cápsula ou papel de pesagem e anote a massa. (Sempre faça a tara da balança antes.)
- Transfira TODO o soluto para o balão volumétrico usando um funil. Enxágue o papel/cápsula com pequenas porções de água destilada para garantir que todo o soluto entre no balão — essas lavagens vão para o balão.
- Por que enxaguar? Porque resíduos no papel/levariam a menos soluto no balão e erro na concentração.
- Adicione água destilada até cobrir o soluto e permitir dissolução (não encha até a marca). Use uma quantidade suficiente para dissolver bem — tipicamente 1/4 a 1/2 do volume do balão.
- Tampe o balão e agite/inverta várias vezes até o soluto dissolver totalmente. Se for necessário, aqueça ligeiramente em béquer antes de transferir (cuidado: só faça se o soluto permitir e depois deixe esfriar antes de ajustar volume).
- Depois que estiver tudo dissolvido e à temperatura ambiente, coloque o balão em bancada (olho no nível da linha) e adicione água lentamente até aproximar da marca final. Para o ajuste fino, use uma pipeta ou conta-gotas até que a base do menisco fique exatamente sobre a marca quando lido ao nível dos olhos.
- Observação: leia o menisco na altura dos olhos; a leitura de cima/baixo gera erro.
- Tampe e misture invertendo o balão ao menos 10–20 vezes para homogeneizar.
- Etiquete o balão: conteúdo, concentração, data, e se necessário risco (corrosivo, tóxico, etc.).
Passo 4
Protocolo para preparar solução a partir de um ácido concentrado — cálculo e prática segura
- Cálculo da quantidade de ácido concentrado necessária:
- Se você quer uma solução de concentração desejada
e volume final , e o ácido concentrado tem concentração , o volume de ácido concentrado necessário é
Expliquei o porquê: é o número de mols desejados; os mols no ácido concentrado vêm de , daí a relação acima. - Exemplo numérico (para fixar): quero
de de ; se o ácido concentrado tem ,
- Se você quer uma solução de concentração desejada
- Medida do volume de ácido:
- Meça
com pipeta volumétrica (preferível) ou proveta graduada. Se usar pipeta, enxágue a pipeta com uma pequena porção do ácido concentrado (veja motivo abaixo).
- Meça
- Regra de ouro de segurança: “ácido na água” — sempre adicione o ácido ao volume apropriado de água, e nunca o contrário.
- Procedimento prático: coloque uma porção de água (não até a marca final; cerca de metade ou menos do volume final) num béquer ou diretamente no balão volumétrico se ele for adequado; com a solução em recipiente estável, adicione o ácido concentrado lentamente e com agitação.
- Enquanto adiciona, mexa continuamente (imã ou agitação manual) e, se necessário, use banho de gelo para controlar a temperatura com misturas muito exotérmicas.
- Depois da adição lenta do ácido e quando a solução estiver homogênea e fria (temperatura próxima à ambiente), transfira ao balão volumétrico (se fez a mistura em béquer) e complete até a marca com água destilada, misturando bem.
- Rinses: lave a proveta/pipeta e o béquer com pequenas porções de água e transfira as lavagens para o balão (isso garante que todo o ácido medido vá para a solução final).
- Etiquetagem e armazenamento: rotule com concentração, data e risco.
Passo 5
Por que “ácido na água” é tão enfatizado? explicando a física/química por trás (didático)
- Misturas ácido + água são geralmente exotérmicas: a energia liberada vem da solvatation (hidratação) dos íons. Se você colocar uma pequena quantidade de água sobre uma grande quantidade de ácido concentrado, a água local pode aquecer rapidamente, ferver e projetar gotículas concentradas de ácido (spray), causando queimadura química e inalar vapores.
- Ao colocar o ácido lentamente sobre grande massa de água, o calor é distribuído na água e dissipado melhor, a temperatura local sobe menos e o risco de ebulição localizada e respingos diminui muito.
- Regra mnemônica simples: “A a A? Não. A na W? Sim.” — ou seja, ácido (acid) na água (water).
Passo 6
Precauções de segurança práticas e o que fazer para prevenir acidentes
- Equipamento de proteção individual (EPI): óculos de segurança (ou face shield em trabalhos com respingos), luvas resistentes a químicos (nitrílica apropriada), jaleco/lab coat fechado, sapatos fechados.
- Ambiente: faça o procedimento em capela (exorr) se o ácido libera vapores (por exemplo
concentrado), ou ao menos em bancada bem ventilada. - Medidas de controle de calor: adicione ácido lentamente, agite continuamente, use banho de gelo se a mistura for muito exotérmica (por exemplo ao diluir
concentrado). - Medida correta: use pipeta volumétrica/comprida e pipetador (nunca pipetar com a boca). Se usar proveta, seja mais lento e enxágue as paredes depois.
- Rinses e transferência: enxágue a vidraria que teve contato com o ácido e transfira as lavagens para a solução final para não perder material.
- Prevenção de respingos: mantenha a boca do recipiente inclinada ao adicionar, use funil se precisar, e mantenha rosto afastado.
- Em caso de derramamento pequeno: neutralize cuidadosamente com bicarbonato de sódio (
) e absorva com material inerte (gel de polieleto ou vermiculita), depois descartar conforme normas do laboratório. Para derramamentos grandes ou dúvidas, acione o responsavel de segurança do laboratório. - Em caso de contato com pele ou olhos: enxaguar imediatamente com água abundante (no caso de olhos use a ducha de olhos) e buscar atendimento médico. Tem sempre de haver chuveiro de emergência e lava-olhos funcionando.
- Tenha à mão materiais de neutralização, luvas extras, e, se possível, uma barreira protetora (escudo) se for trabalhar com volumes grandes.
Passo 7
Dicas práticas rápidas que salvam tempo na prova/na rotina do laboratório
- Sempre faça o cálculo do volume/quantidade antes de começar e verifique se a vidraria tem capacidade adequada.
- Para ácidos fortes e voláteis (
), operar em capela para evitar inalação de vapores. - Se medir um volume pequeno de ácido com pipeta, enxágue a pipeta com o próprio ácido antes de medir (assim o traço de água dentro da pipeta não dilui o ácido medido).
- Nunca coloque água sobre ácido concentrado; memorize essa frase.
- Depois de preparar, espere a solução voltar à temperatura ambiente antes de fazer leituras de volume fina no balão (temperatura altera densidade e volume).
Resposta
Colocamos primeiro o soluto e só depois completamos com água porque a dissolução geralmente altera o volume final; ao ter o soluto já no balão e completar até a marca garantimos que o volume final
usado em
é o correto, garantindo precisão da concentração.
Para preparar uma solução a partir de um ácido concentrado, calcule o volume de ácido com , meça o ácido com pipeta/proveta, coloque sempre o ácido lentamente sobre água (nunca água sobre o ácido), misture e deixe esfriar antes de ajustar ao volume final.
Cuidados para evitar acidentes: use EPI (óculos, luvas, jaleco), trabalhe em capela, adicione ácido à água devagar com agitação, use banho de gelo se necessário, enxágue e transfira lavagens para o balão, tenha neutralizante (bicarbonato) e chuveiro/lava-olhos à disposição e nunca pipete com a boca.
Para preparar uma solução a partir de um ácido concentrado, calcule o volume de ácido com
Cuidados para evitar acidentes: use EPI (óculos, luvas, jaleco), trabalhe em capela, adicione ácido à água devagar com agitação, use banho de gelo se necessário, enxágue e transfira lavagens para o balão, tenha neutralizante (bicarbonato) e chuveiro/lava-olhos à disposição e nunca pipete com a boca.