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
preparada na aula anterior. O valor real foi diferente do valor teórico? Caso a resposta seja positiva, explique quais os motivos para o ocorrido.
Passo 1
O enunciado pede para determinar a concentração real da solução de
cuja concentração teórica é
, usando os dados da prática de análise volumétrica e a estequiometria da reação
Informações explicitamente dadas no enunciado:
- concentração teórica da solução de
: ; - 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
pesada ( , em gramas) ou número de mols padrão usado; - volume de
gasto no titulante para atingir o ponto de equivalência ( , 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:
onde
é a concentração em
,
é o número de mols, e
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
que reagiram; daí vem a concentração de . - 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:
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
(em gramas), os mols de KHP são:
onde
é a massa molar do composto.
- Vamos calcular a massa molar de
(KHP). Somando massas atômicas aproximadas: -
, -
, -
, -
.
-
- A fórmula contém
K, C, H (o H ácido + os 4 H do radical), e O, portanto
Explicando devagar: esse número
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
medida na prática (passo a passo).
- Etapa 1: calcular
(com em g e resultado em mol). - Etapa 2: pela estequiometria 1:1,
. - Etapa 3: se o volume de
gasto no titulante for em litros, então a concentração real da solução de é
- Atenção às unidades: se
foi anotado em mililitros, converta para litros dividindo por .
Passo 5
Exemplo numérico ilustrativo (não é o seu resultado de prática — é só para mostrar como aplicar a fórmula).
- Suponha que se pesou
e o volume de gasto na titulação foi . - Então
- Pela estequiometria
. - Assim
- Neste exemplo a concentração real coincide exatamente com a teórica (
), 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
e o teórico com
- Exemplo: se na prática obtivesse
, então
ou seja, a solução está
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
do ar: reage com CO gerando carbonatos que consomem parte do livre; uma solução deixada ao ar vai “envelhecer” e perder força (concentração efetiva de 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
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 COe 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):
- Pegar a massa de KHP usada:
(g). - Calcular
(mol). - Pegar o volume médio gasto de
: (L). - Calcular
(mol/L). - Calcular
diferença em relação a com .
Resposta
Não é possível determinar numericamente a concentração real porque os dados experimentais essenciais (massa de KHP pesada
e o(s) volume(s) de
gasto(s)
) não foram fornecidos.