Dosagem do teor de bicarbonato. 1,0345 \mathrm{~g} da amostra foram transferidas para balão volumétrico 100 mL , após diluição com água até a marca transfere-se uma alíquota de 25 mL para erlenmeyer, junta-se alaranjado de metila e titula-se com \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} 0,05 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}(\mathrm{f}=0,987) volume gasto 29,65 \mathrm{~mL}. Avalie se a amostra analisada está de acordo com a especificação da farmacopéia( mínimo de 99,00%).

Passo 1

Vamos identificar claramente o que o enunciado nos dá e o que pede.
Dados fornecidos:
  • massa da amostra pesada: \,1,0345\\ \mathrm{g}.
  • essa amostra foi diluída até \,100\\ \mathrm{mL} (balão volumétrico).
  • foi retirada uma alíquota de \,25\\ \mathrm{mL} dessa solução para titulação.
  • titulante: \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} com concentração nominal \,0,05\\ \mathrm{mol\;L^{-1}} e fator de correção f=0,987.
  • volume de titulante gasto na titulação: \,29,65\\ \mathrm{mL}.
O enunciado pede:
  • calcular o teor (porcentagem) de bicarbonato presente na amostra analisada;
  • avaliar se esse teor está de acordo com a especificação da farmacopéia (mínimo de \,99,00\%).
Observação: todos os valores numéricos usados abaixo estarão explicitamente retirados do enunciado.

Passo 2

Entender a estequiometria da titulação e como usar o fator f.
A reação entre o íon bicarbonato \mathrm{HCO}_3^- e o ácido sulfúrico \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 é, passo a passo:
  • cada \mathrm{HCO}_3^- consome 1 próton \mathrm{H}^+ para formar \mathrm{CO}_2 e \mathrm{H}_2\mathrm{O};
  • o \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 é diprótico, ou seja, fornece 2 prótons por mol.
Portanto, a relação molar é:
1\\ \text{mol de }\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4\\ \text{neutraliza}\\\ 2\\ \text{mol de }\mathrm{HCO}_3^-.
Sobre o fator f: quando o titulante tem uma fatura f diferente de 1, a concentração efetiva usada no cálculo é a concentração nominal multiplicada por f. Ou seja:
\text{[H}_2\mathrm{SO}_4]_{\text{efetiva}} = 0,05\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}\times f.
O plano de cálculo será:
  1. calcular os mols de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 consumidos pela titulação usando a concentração efetiva e o volume gasto;
  2. usar a estequiometria para obter os mols de \mathrm{HCO}_3^- presentes na alíquota;
  3. converter mols de \mathrm{HCO}_3^- em massa de \mathrm{NaHCO}_3 (assumindo que o sal de bicarbonato seja \mathrm{NaHCO}_3);
  4. corrigir pela diluição (a alíquota é \,25\\ \mathrm{mL} de um total de \,100\\ \mathrm{mL});
  5. calcular a porcentagem em massa em relação à amostra inicial e comparar com \,99,00\%.

Passo 3

Calcular os mols de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 usados na titulação.
Concentração efetiva do titulante:
\text{[H}_2\mathrm{SO}_4]_{\text{efetiva}}=0,05\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}\times 0,987=0,04935\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}.
Volume de titulante gasto em litros:
V = 29,65\\ \mathrm{mL} = 0,02965\\ \mathrm{L}.
Mols de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4:
n(\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4)=\text{[H}_2\mathrm{SO}_4]_{\text{efetiva}}\times V =0,04935\\ \mathrm{mol\;L^{-1}}\times 0,02965\\ \mathrm{L}.
Fazendo a conta:
n(\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4)=0,00146323\\ \mathrm{mol}\quad(\text{aprox.}).

Passo 4

Determinar os mols de \mathrm{HCO}_3^- e a massa correspondente de \mathrm{NaHCO}_3 na alíquota.
Pela estequiometria:
n(\mathrm{HCO}_3^-)=2\times n(\mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4) =2\times 0,00146323\\ \mathrm{mol}=0,00292646\\ \mathrm{mol}.
Assumindo que o bicarbonato presente é \mathrm{NaHCO}_3, a massa molar aproximada é:
M_r(\mathrm{NaHCO}_3)=22,99+1,01+12,01+3\times 16,00\approx 84,01\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}.
Massa de \mathrm{NaHCO}_3 na alíquota de \,25\\ \mathrm{mL}:
m_{25\\ \mathrm{mL}}=n(\mathrm{HCO}_3^-)\times M_r(\mathrm{NaHCO}_3) =0,00292646\\ \mathrm{mol}\times 84,01\\ \mathrm{g\;mol^{-1}}.
Fazendo a conta:
m_{25\\ \mathrm{mL}}=0,24585\\ \mathrm{g}\quad(\text{aprox.}).

Passo 5

Corrigir pela diluição para obter a massa de \mathrm{NaHCO}_3 correspondente à amostra total original.
A amostra original de \,1,0345\\ \mathrm{g} foi diluída para \,100\\ \mathrm{mL} e titulou-se uma alíquota de \,25\\ \mathrm{mL}, ou seja, a alíquota é 1/4 do total. Portanto a massa total de \mathrm{NaHCO}_3 na solução preparada é:
m_{\text{total}}=m_{25\\ \mathrm{mL}}\times\frac{100}{25}=m_{25\\ \mathrm{mL}}\times 4.
Aplicando o número:
m_{\text{total}}=0,24585\\ \mathrm{g}\times 4=0,98340\\ \mathrm{g}\quad(\text{aprox.}).
Isso significa que, dos \,1,0345\\ \mathrm{g} de amostra pesada inicialmente, a massa de \mathrm{NaHCO}_3 determinada foi \,0,98340\\ \mathrm{g}.

Passo 6

Calcular o teor percentual de bicarbonato na amostra e comparar com a especificação.
Teor percentual (% m/m):
\%\\ \mathrm{NaHCO}_3=\frac{m_{\text{total}}}{m_{\text{amostra}}}\times 100 =\frac{0,98340\\ \mathrm{g}}{1,0345\\ \mathrm{g}}\times 100.
Fazendo a conta:
\%\\ \mathrm{NaHCO}_3=95,06\%\quad(\text{aprox.}).
Comparação com a especificação da farmacopéia:
  • especificação mínima: \,99,00\%;
  • resultado obtido: \,95,06\%.
Conclusão: o resultado está abaixo do mínimo exigido pela farmacopéia.

Resposta

\%\\ \mathrm{NaHCO}_3 = 95,06\%
Não está de acordo com a especificação da farmacopéia (mínimo 99,00\%).

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