Para preparar no laboratório 500 mL de uma solução 3,0 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} de \mathrm{HNO}_{3} (ácido nítrico, M.M.: 63,012 \mathrm{~g} / \mathrm{mol} ), partindo do ácido concentrado 68 \%(\mathrm{~m} / \mathrm{m}), cuja densidade é 1,23 \mathrm{~g} / \mathrm{mL}, pergunta-se:
Quais os materiais de laboratório serão utilizados no preparo da solução?

Passo 1

O enunciado pede que eu indique os materiais de laboratório necessários para preparar 500~\mathrm{mL} de uma solução de \mathrm{HNO}_{3} com concentração 3,0~\mathrm{mol/L}, a partir de ácido concentrado 68\% (m/m) com densidade 1,23~\mathrm{g/mL}. Informações relevantes fornecidas:
  • Volume final desejado: 500~\mathrm{mL}.
  • Concentração desejada: 3,0~\mathrm{mol/L}.
  • Massa molar do \mathrm{HNO}_{3}: 63,012~\mathrm{g/mol}.
  • Ácido concentrado: 68\% (m/m).
  • Densidade do ácido concentrado: 1,23~\mathrm{g/mL}.
    A pergunta específica é: “Quais os materiais de laboratório serão utilizados no preparo da solução?”

Passo 2

Para decidir quais materiais usar é útil saber quanto de ácido concentrado vamos medir. Primeiro calculo o número de mols de \mathrm{HNO}_{3} necessários:
n = C \cdot V
onde C é a concentração desejada e V o volume em litros. Substituindo:
n = 3{,}0~\mathrm{mol/L} \times 0{,}500~\mathrm{L} = 1{,}5~\mathrm{mol}.

Passo 3

Agora calculo a massa de \mathrm{HNO}_{3} puro necessária usando a massa molar M:
m_{\text{puro}} = n \cdot M
m_{\text{puro}} = 1{,}5~\mathrm{mol} \times 63{,}012~\mathrm{g/mol} = 94{,}518~\mathrm{g}\\ (\approx 94{,}52~\mathrm{g}).

Passo 4

Como o ácido disponível é 68\% (m/m), a massa de solução concentrada necessária é
m_{\text{conc}} = \frac{m_{\text{puro}}}{0{,}68}
m_{\text{conc}} = \frac{94{,}518~\mathrm{g}}{0{,}68} = 139{,}026~\mathrm{g}\\ (\approx 139{,}03~\mathrm{g}).

Passo 5

Converto essa massa de ácido concentrado em volume usando a densidade \rho = 1{,}23~\mathrm{g/mL}:
V_{\text{conc}} = \frac{m_{\text{conc}}}{\rho}
V_{\text{conc}} = \frac{139{,}026~\mathrm{g}}{1{,}23~\mathrm{g/mL}} = 113{,}001~\mathrm{mL}\\ (\approx 113{,}0~\mathrm{mL}).
Conclusão prática: precisamos medir cerca de 113{,}0~\mathrm{mL} de ácido concentrado e diluí‑lo até 500~\mathrm{mL}.

Passo 6

A partir do valor calculado (≈ 113{,}0~\mathrm{mL}) escolhemos os materiais e instrumentos que permitem medir esse volume com segurança e preparar a solução com boa precisão. Também preciso considerar segurança e mistura (a diluição de ácidos é exotérmica). Vou explicar a função de cada item para você saber por que é necessário.

Passo 7

Lista e justificativa didática dos materiais (o “por quê” de cada um):
  • Capela/fume hood: para proteger dos vapores fortes do ácido concentrado — sempre trabalhar com ácidos fortes numa capela.
  • Avental de laboratório resistente a ácidos (jaleco), luvas nitrílicas ou de neoprene e óculos de proteção (goggles): proteção pessoal obrigatória contra respingos.
  • Escudo facial (se disponível): proteção extra para diluições grandes e manipulação de volume considerável de ácido.
  • Becker (becker limpo, de capacidade ≥ 250~\mathrm{mL}): para receber temporariamente o ácido concentrado ao medir e facilitar transferência; resistente a químicas.
  • Proveta ou cilindro graduado de 100 250~\mathrm{mL} (preferível um de boa precisão ou um de 250~\mathrm{mL} para medir 113~\mathrm{mL}): para medir o volume aproximado do ácido concentrado se for medido por volume. Observação: proveta é menos precisa que pipeta volumétrica, mas para ~ 100 mL a proveta ou cilindro graduado é prático.
  • Bureta (opcional) ou pipeta graduada/volumétrica (opcional): se você quiser medir com mais precisão, pode usar uma bureta (v. ex. duas medidas) ou pipetas volumétricas combinadas; para ~ 113~\mathrm{mL} a combinação de uma proveta 100~\mathrm{mL} + pipeta 10 25~\mathrm{mL} é uma opção.
  • Funil de vidro ou plástico resistente a ácidos: para transferir o ácido medido para o frasco volumétrico sem respingos.
  • Balão volumétrico de 500~\mathrm{mL} (volumétrico, de preferência classe A): para preparar a solução final com precisão do volume.
  • Bastão de vidro ou agitador magnético e barra magnética (se usar agitador magnético): para homogeneizar a solução sem abrir e derramar.
  • Proveta, pipeta ou frasco lavador com água destilada/desionizada: para enxaguar e completar o volume final.
  • Becker adicional e vidro de relógio (ou papel absorvente químico): para colocar sob a proveta/transferência e conter pequenos respingos.
  • Pipetador (bula) para pipetas: instrumento para manipular pipetas com segurança, evitar sucção pela boca.
  • Balança analítica (opcional): se preferir pesar o ácido concentrado em vez de medir por volume (muito usado por precisão); nesse caso usar um béquer pequeno para pesar e transferir — mas lembre que pesar ácido concentrado implica manipulação cuidadosa.
  • Etiqueta e caneta resistente a solvente: para rotular a solução preparada com concentração, data e perigos.
  • Recipiente para resíduos ácidos: para descarte seguro de sobras, rotulado.
  • Papel indicador de pH (opcional) ou indicador (não necessário para preparo, mas útil para verificação rápida).
  • Material de primeiros socorros e neutralizante (v. ex. bicarbonato de sódio) ao alcance (por segurança).

Passo 8

Sugestão prática e pedagógica de escolha entre medir por massa ou por volume:
  • Medir por volume: usar uma proveta de 250~\mathrm{mL} (ou 100~\mathrm{mL} + pipeta para o resto) e transferir para o balão volumétrico 500~\mathrm{mL} usando funil; mais rápido, razoavelmente preciso.
  • Medir por massa (mais preciso): pesar 139{,}03~\mathrm{g} de ácido concentrado numa balança analítica usando um béquer/tampa; transferir para o balão volumétrico. Se pesar, recomenda‑se trabalhar sobre uma bandeja e sempre transferir com cuidado. Em ambos os casos manter a capela ligada e adicionar ácido à água (não água ao ácido).

Resposta

Capela/fume hood (obrigatória)
Avental (jaleco), luvas nitrílicas/neoprene, óculos de proteção e, se possível, escudo facial
Balão volumétrico de 500~\mathrm{mL} (classe A)
Proveta/cilindro graduado 100 250~\mathrm{mL} (ou bureta/pipeta volumétrica + pipeta de 10 25~\mathrm{mL} para maior precisão)
Funil resistente a ácidos
Becker(s) (≥ 250~\mathrm{mL}) para transferências e pesagens
Balança analítica (opcional, se optar por pesar o ácido)
Pipetador (bula) para pipetas
Bastão de vidro ou agitador magnético + barra magnética
Frasco lavador/garrafa com água destilada
Etiquetas e caneta resistente a solvente
Recipiente adequado para resíduos ácidos e material absorvente
Material de segurança complementar (neutralizante como bicarbonato, kit de primeiros socorros)

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