2- Usando os dados da prática de análise volumétrica e os conhecimentos a respeito do conteúdo de soluções e estequiometria, determine a concentração real das soluções de
e
preparadas na aula anterior. Os valores reais foram diferentes dos valores teóricos? Caso a resposta seja positiva, explique quais os motivos para o ocorrido.
Passo 1
O enunciado pede que se determine a concentração real das soluções preparadas de
nominalmente
e
. O enunciado fornece a reação de neutralização:
Informações explicitamente dadas:
- Concentrações teóricas (nominais) das soluções de
: e . - Equação química da titulação (mostra razão estequiométrica entre
e ).
Informações que faltam e que são necessárias para calcular as concentrações reais (dados experimentais):
- Concentração da solução padrão de
usada na titulação ( ). - Volume de
gasto na titulação até o ponto de equivalência ( ) para cada titulação. - Volume da alíquota de
titulada ( ) em cada experimento. - Número de réplicas / leituras e valores individuais (para fazer média e estimar incerteza).
Sem esses dados experimentais não é possível calcular numericamente as concentrações reais.
Passo 2
Princípio teórico e fórmula básica (aula rápida, sem pular etapas).
- A ideia da titulação ácido-base é usar a igualdade entre número de mols consumidos de cada reagente no ponto de equivalência.
- Definições:
-
: concentração da solução titulante (mol/L). -
: volume de gasto até o ponto de equivalência (L). -
: concentração real desconhecida da solução de (mol/L). -
: volume da alíquota de titulada (L). -
: número de mols, .
-
- Pela reação dada a razão molar é
entre e . No ponto de equivalência:
Substituindo
:
Isolando
:
- Atenção às unidades: volumes devem estar em
(por exemplo ). Mantenha consistência.
Passo 3
Como proceder com dados experimentais passo a passo (para você aplicar facilmente na prova ou na correção de relatório):
- Convertendo volumes: transforme todos os volumes de
para dividindo por . - Para cada titulação registre
(valor corrigido: leitura final menos inicial) e o da alíquota (por ex. ou ). - Calcule
para cada réplica usando
- Se houver mais de uma réplica, calcule a média aritmética:
- Calcule o desvio padrão das réplicas e o erro padrão da média para estimar incerteza (se for pedido).
- Calcule o erro percentual relativo em relação ao valor teórico:
- Compare
com a incerteza experimental: se for menor ou compatível com a incerteza, a diferença não é significativa.
Passo 4
Erros típicos e motivos pelos quais o valor real pode diferir do teórico (explicação prática e útil para o relatório):
- Erros de medição de volume: bureta mal calibrada, leituras com paralaxe, gotas perdidas/retidas na bureta.
- Ponto final confuso: indicador mudou de cor com ligeiro atraso (overshoot) ou transição lenta; isso causa volumes maiores ou menores registrados.
- Concentração do titulante (
) pode não ser exatamente conhecida se não foi padronizada; hidróxido de sódio absorve do ar formando carbonato, diminuindo sua efetiva alcalinidade. - Impurezas nas soluções, pesagem incorreta ao preparar soluções ou volumes mal medidos ao diluir.
- Temperatura: dilatações e densidades exibem leve efeito, geralmente pequeno, mas relevante para precisão alta.
- Transferência incompleta ao pipetar a alíquota (algumas gotas ficam no frasco).
- Evaporação ou contaminação cruzada.
Na prática, pequenas diferenças (p. ex. alguns por cento) são comuns; o importante é quantificar a incerteza e justificar possíveis fontes de erro.
Passo 5
Exemplo numérico prático (modelo que você pode refazer com seus próprios dados; todos os números abaixo são hipotéticos e servem só para mostrar como calcular):
- Suponha que se usou
. - Para a solução nominal de
titulou-se uma alíquota e obteve-se .- Aplicando a fórmula:
- Erro percentual em relação ao esperado
:
- Conclusão do exemplo: praticamente idêntico, diferença pequena.
- Para a solução nominal de
titulou-se alíquota e mediu-se .- Calculando:
- Erro percentual:
- Conclusão do exemplo: houve um excesso de concentração relativamente pequeno; pode ser devido a pequeno excesso de titulante medido, erro ao preparar a solução, etc.
Esses exemplos mostram exatamente como você transforma os dados experimentais em concentrações reais — basta substituir pelos seus números.
Passo 6
Como relatar os resultados no relatório de laboratório (passos práticos e linguagem amigável para a banca/professor):
- Apresente tabela com réplicas:
(mL), (mL), calculado (mol/L) para cada réplica. - Calcule média e desvio padrão das réplicas; reporte
erro padrão. - Calcule
em relação ao valor nominal. - Discuta se a diferença é consistente com as incertezas; explique as possíveis fontes de erro (veja lista do Passo 4).
- Se a concentração de
não foi padronizada, padronize-a com um sal padrão primário (p.ex. hidrogenoftalato de potássio, ) antes de usar nos cálculos.
Passo 7
Resumo prático e o que devo ter em mãos para calcular agora (sem me perguntar nada):
- Para calcular você mesmo neste momento preciso dos seguintes valores que não foram fornecidos no enunciado:
-
(mol/L) usado na titulação. - Para cada titulação:
(mL) da alíquota e (mL) gasto até o ponto de equivalência. - Número de réplicas (se houver) ou valores individuais das réplicas.
-
- Se esses dados forem disponibilizados, aplique a fórmula
para cada réplica, calcule média, desvio e compare com o teórico.
Resposta
Não é possível determinar numericamente as concentrações reais porque os dados experimentais necessários (concentração da solução padrão de NaOH, volumes de NaOH usados nas titulações, volumes das alíquotas de HCl e/ou resultados das réplicas) não foram fornecidos.