Questão 3 - Para o preparo de 25 mL das soluções padrão de concentrações 0,020; 0, 035 ; 0,042 ; 0,05 e 0,063 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} em ácido sulfúrico \left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}\right) a partir da solução estoque, há disponíveis no laboratório de Química Analítica, balões volumétricos de 5,10,25,50, 100 e 200 mL . Por meio de cálculos, justifique qual desses balões volumétricos é adequado para o preparo da solução estoque 0,95 \%(\mathrm{~m} / \mathrm{m}) \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} e densidade 1,139 \mathrm{~g} \mathrm{mL}^{-1}.

Passo 1

O enunciado pede escolher um balão volumétrico entre 5, 10, 25, 50, 100 e 200 mL para preparar a solução estoque de ácido sulfúrico com 0{,}95\% (m/m) e densidade \rho=1{,}139,g mL⁻¹, de onde, por diluição, faremos cinco soluções padrões de 25 mL com concentrações 0{,}020, 0{,}035, 0{,}042, 0{,}050 e 0{,}063,mol L⁻¹. O conteúdo é mistura por diluição e cálculo de massa a partir de porcentagem em massa.

Passo 2

Calcular a molaridade \,M_1 da solução estoque a partir da massa fracionária w=0{,}0095 e da densidade \rho=1{,}139,g mL⁻¹. Em cada mL de solução há
m_{\mathrm{H_2SO_4}}=w\cdot\rho =0{,}0095\times1{,}139 =0{,}01083\text{ g}
Convertendo para molaridade, com massa molar M_{\mathrm{H_2SO_4}}=98{,}08,g mol⁻¹:
M_1 =\frac{0{,}01083\text{ g mL}^{-1}}{98{,}08\text{ g mol}^{-1}}\times1000 \approx0{,}1104\text{ mol L}^{-1}.

Passo 3

Para preparar cada solução padrão ( V_2=25,mL) usamos M_1V_1=M_2V_2. Calculando V_1 para cada M_2:
V_1=\frac{M_2\,V_2}{M_1}
0,020 M: V_1=25\times0{,}020/0{,}1104\approx4{,}53,mL
0,035 M: V_1\approx7{,}93,mL
0,042 M: V_1\approx9{,}51,mL
0,050 M: V_1\approx11{,}33,mL
0,063 M: V_1\approx14{,}25,mL

Passo 4

A soma dos volumes de estoque pipetados será
V_{1,\text{total}} =4{,}53+7{,}93+9{,}51+11{,}33+14{,}25 \approx47{,}55\text{ mL}.
Para perdas e repetições, convém ter pelo menos 10 % a mais, ou seja, cerca de 47{,}55\times1{,}10\approx52{,}3,mL de estoque disponível.

Passo 5

Analisar agora o quanto de H₂SO₄ pura precisamos pesar para encher cada balão de volume V:
m_{\text{solução}}=\rho\,V, \quad m_{\mathrm{H_2SO_4}}=w\;m_{\text{solução}}.çãçã
Volume e massa de H₂SO₄ pura:
• 5 mL: m_{\mathrm{H_2SO_4}}\approx0{,}054,g (muito baixo para boa precisão)
• 10 mL: \approx0{,}108,g (ainda precário)
• 25 mL: \approx0{,}271,g (limítrofe)
• 50 mL: \approx0{,}541,g (aceitável)
• 100 mL: \approx1{,}082,g (ótimo)
• 200 mL: \approx2{,}164,g (ótimo, mas maior consumo)

Passo 6

Comparando as exigências:
– Precisamos de pelo menos \approx52,mL de estoque (Passo 4), logo balões de 5, 10, 25 e 50 mL são insuficientes.
– Em 100 mL pesamos \approx1{,}08,g de H₂SO₄, boa exatidão de balança e volume suficiente.
– Em 200 mL pesaríamos 2,16 g, também exato, mas consumimos mais reagente sem necessidade.

Resposta

O balão volumétrico adequado é o de 100 mL.

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