1- Usando os dados da prática de análise volumétrica e os conhecimentos a respeito do conteúdo de soluções e estequiometria, determine a concentração real da solução de \mathrm{NaOH} 0,5 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} preparada na aula anterior. O valor real foi diferente do valor teórico? Caso a resposta seja positiva, explique quais os motivos para o ocorrido.
\mathrm{KHC}_{8} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{4(\mathrm{aq})}+\mathrm{NaOH}_{(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{NaKC}_{8} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{4(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}

Passo 1

O enunciado pede para determinar a concentração real da solução de \mathrm{NaOH} cuja concentração teórica é \,0{,}5\\ \mathrm{mol/L}, usando os dados da prática de análise volumétrica e a estequiometria da reação
\mathrm{KHC}_{8}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{4(\mathrm{aq})} + \mathrm{NaOH}_{(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{NaKC}_{8}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{4(\mathrm{aq})} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})}.
Informações explicitamente dadas no enunciado:
  • concentração teórica da solução de \mathrm{NaOH}: \,0{,}5\\ \mathrm{mol/L};
  • equação química da reação entre KHP (potassium hydrogen phthalate, fórmula dada) e NaOH.
    Informações necessárias e que deveriam vir dos “dados da prática” mas NÃO foram fornecidas no enunciado (sem essas, não há como calcular numericamente a concentração real):
  • massa de \mathrm{KHC}_{8}\mathrm{H}_{4}\mathrm{O}_{4} pesada ( m_{\mathrm{KHP}}, em gramas) ou número de mols padrão usado;
  • volume de \mathrm{NaOH} gasto no titulante para atingir o ponto de equivalência ( V_{\mathrm{NaOH}}, em litros);
  • (opcional, para controle de qualidade) número de repetições e volumes individuais, e anotações sobre indicador usado, temperatura, e limpeza/calibração do material.

Passo 2

Princípio e estequiometria que vamos usar (aula rápida, passo a passo).
  • Definição de molaridade: a concentração molar (molaridade) de uma solução é o número de mols do soluto por litro de solução:
C = \frac{n}{V},
onde C é a concentração em \mathrm{mol/L}, n é o número de mols, e V é o volume em litros.
  • Na titulação ácido-base com um padr~ao primário (KHP é um padrão primário típico), calcula-se primeiro os mols do padrão e, pela razão estequiométrica, obtém-se os mols de \mathrm{NaOH} que reagiram; daí vem a concentração de \mathrm{NaOH}.
  • Observação da estequiometria desta reação: a equação mostra coeficientes 1:1 entre KHP e NaOH. Logo, para cada mol de KHP consumido reage exatamente 1 mol de NaOH:
n_{\mathrm{NaOH}} = n_{\mathrm{KHP}}.

Passo 3

Como obter os mols de KHP a partir da massa pesada (fórmula a usar e cálculo do peso molar).
  • Se na prática foi pesada uma massa m_{\mathrm{KHP}} (em gramas), os mols de KHP são:
n_{\mathrm{KHP}} = \frac{m_{\mathrm{KHP}}}{M_{\mathrm{KHP}}},
onde M_{\mathrm{KHP}} é a massa molar do composto.
  • Vamos calcular a massa molar de \mathrm{KHC}_8\mathrm{H}_4\mathrm{O}_4 (KHP). Somando massas atômicas aproximadas:
    • M(\mathrm{K}) \approx 39{,}10,
    • M(\mathrm{C}) \approx 12{,}01,
    • M(\mathrm{H}) \approx 1{,}008,
    • M(\mathrm{O}) \approx 16{,}00.
  • A fórmula contém 1 K, 8 C, 5 H (o H ácido + os 4 H do radical), e 4 O, portanto
M_{\mathrm{KHP}} = 39{,}10 + 8\cdot 12{,}01 + 5\cdot 1{,}008 + 4\cdot 16{,}00 = 204{,}22\\ \mathrm{g/mol}.
Explicando devagar: esse número \,204{,}22\\ \mathrm{g/mol} é o que diz quantos gramas existem em 1 mol de KHP. Sempre converta massa pesada em mols com essa divisão.

Passo 4

Expressão final para a concentração de \mathrm{NaOH} medida na prática (passo a passo).
  • Etapa 1: calcular n_{\mathrm{KHP}} = \dfrac{m_{\mathrm{KHP}}}{204{,}22} (com m_{\mathrm{KHP}} em g e resultado em mol).
  • Etapa 2: pela estequiometria 1:1, n_{\mathrm{NaOH}} = n_{\mathrm{KHP}}.
  • Etapa 3: se o volume de \mathrm{NaOH} gasto no titulante for V_{\mathrm{NaOH}} em litros, então a concentração real da solução de \mathrm{NaOH} é
C_{\mathrm{NaOH,\\ real}} = \frac{n_{\mathrm{NaOH}}}{V_{\mathrm{NaOH}}} = \frac{n_{\mathrm{KHP}}}{V_{\mathrm{NaOH}}} = \frac{m_{\mathrm{KHP}}}{M_{\mathrm{KHP}}\;V_{\mathrm{NaOH}}}.
  • Atenção às unidades: se V_{\mathrm{NaOH}} foi anotado em mililitros, converta para litros dividindo por 1000.

Passo 5

Exemplo numérico ilustrativo (não é o seu resultado de prática — é só para mostrar como aplicar a fórmula).
  • Suponha que se pesou m_{\mathrm{KHP}} = 0{,}20422\\ \mathrm{g} e o volume de \mathrm{NaOH} gasto na titulação foi V_{\mathrm{NaOH}} = 2{,}00\\ \mathrm{mL} = 0{,}00200\\ \mathrm{L}.
  • Então
n_{\mathrm{KHP}} = \frac{0{,}20422}{204{,}22} = 0{,}00100\\ \mathrm{mol}.
  • Pela estequiometria n_{\mathrm{NaOH}} = 0{,}00100\\ \mathrm{mol}.
  • Assim
C_{\mathrm{NaOH,\\ real}} = \frac{0{,}00100}{0{,}00200} = 0{,}50\\ \mathrm{mol/L}.
  • Neste exemplo a concentração real coincide exatamente com a teórica ( 0{,}50\\ \mathrm{mol/L}), mas isto só ocorreu porque escolhi números compatíveis — na prática os valores medidos costumam variar um pouco.

Passo 6

Como avaliar se o valor real é diferente do teórico (fórmula do erro relativo/percentual) e interpretação.
  • Para comparar: calcule a diferença percentual entre o valor medido C_{\mathrm{med}} e o teórico C_{\mathrm{teo}}=0{,}5\\ \mathrm{mol/L} com
\%\\ \text{diferença} = \frac{C_{\mathrm{med}} - C_{\mathrm{teo}}}{C_{\mathrm{teo}}}\times 100\%.ç
  • Exemplo: se na prática obtivesse C_{\mathrm{med}}=0{,}48\\ \mathrm{mol/L}, então
\%\\ \text{diferença} = \frac{0{,}48 - 0{,}50}{0{,}50}\times 100\% = -4\%,ç
ou seja, a solução está 4\% mais fraca que o esperado.

Passo 7

Quais motivos fazem o valor real diferir do teórico — explicações práticas e intuitivas (cada item com o “porquê” e efeito típico).
  • NaOH é higroscópico e absorve água do ar: ao se pesarem os discos/pelets de NaOH pode-se ter adição de água na amostra, fazendo com que a massa pesada contenha menos NaOH puro do que se assumiu — geralmente isso faz a solução preparada ficar menos concentrada do que o calculado se não corrigir para a umidade.
  • Absorção de CO _2 do ar: \mathrm{NaOH} reage com CO _2 gerando carbonatos que consomem parte do \mathrm{OH^-} livre; uma solução deixada ao ar vai “envelhecer” e perder força (concentração efetiva de \mathrm{OH^-} diminui). Isso reduz a concentração real.
  • Impurezas ou reagente não 100% puro: se a massa de NaOH não estiver com pureza 100%, a concentração final será diferente da calculada.
  • Erros de pesagem: balance imprecisa, não zerar corretamente, ou transferências incompletas ao transferir para o balão volumétrico.
  • Erros volumétricos: bolhas no bico da bureta, leitura errada do menisco, pipeta/balão volumétrico não calibrados ou temperatura da solução diferente da temperatura para a qual o volumétrico é calibrado (volume depende ligeiramente da temperatura).
  • Problemas na titulação: indicador inadequado ou ponto final mal interpretado (excesso ou falta de titulante) causa valores de V_{\mathrm{NaOH}} errados; por exemplo, passar do ponto de viragem (overshoot) tende a indicar um volume maior do que o real, resultando em cálculo de concentração menor.
  • Transferência incompleta do padrão (KHP colado no vidro, retirada incompleta) ou padrão com umidade: massa efetiva menor → menor número de mols do padrão → cálculos errados.
  • Erros de técnica repetidos: poucas repetições, alta dispersão entre titulações, não desprezar primeiras leituras, não homogeneizar solução antes da leitura.
    Em resumo: a direção do erro (mais forte ou mais fraco que o teórico) depende de qual falha ocorreu; por exemplo, absorção de CO _2 e pesagem de NaOH úmida tendem a produzir soluções efetivamente mais fracas do que o esperado.

Passo 8

Como reduzir/evitar essas fontes de erro (dicas práticas para a prova e para o laboratório).
  • Prepare a solução pouco antes da padronização e armazene tampada; sempre padronize a solução de NaOH com um padrão primário (KHP) logo após preparar.
  • Use KHP como padrão primário porque é estável, seco e com pureza conhecida.
  • Pese NaOH rapidamente e com cápsulas tampadas, ou prepare a solução pesando a massa de NaOH em ambiente seco e corrigindo para massa de água se houver informação de umidade.
  • Rince bureta e pipeta com a solução que será usada antes de medir volumes; elimine bolhas; leia o menisco ao nível dos olhos.
  • Faça replicatas (pelo menos 2–3 titulações concordantes) e use a média dos volumes de equivalência.
  • Use indicador apropriado (por exemplo fenolftaleína para essa titulação) e pratique a técnica de aproximação ao ponto final por passos pequenos.
  • Calibre/cheque o material volumétrico quando possível e trabalhe na temperatura ambiente para a qual o material é calibrado.

Passo 9

Resumo prático do procedimento que você deve executar com os dados da prática (checklist para calcular o valor real assim que tiver os números):
  1. Pegar a massa de KHP usada: m_{\mathrm{KHP}} (g).
  2. Calcular n_{\mathrm{KHP}} = \dfrac{m_{\mathrm{KHP}}}{204{,}22} (mol).
  3. Pegar o volume médio gasto de \mathrm{NaOH}: V_{\mathrm{NaOH}} (L).
  4. Calcular C_{\mathrm{NaOH,\\ real}} = \dfrac{n_{\mathrm{KHP}}}{V_{\mathrm{NaOH}}} (mol/L).
  5. Calcular \% diferença em relação a 0{,}5\\ \mathrm{mol/L} com \dfrac{C_{\mathrm{med}}-0{,}5}{0{,}5}\times100\%.

Resposta

Não é possível determinar numericamente a concentração real porque os dados experimentais essenciais (massa de KHP pesada m_{\mathrm{KHP}} e o(s) volume(s) de \mathrm{NaOH} gasto(s) V_{\mathrm{NaOH}}) não foram fornecidos.

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