Exp. 2: Preparação de soluções, medidas de concentração e curva analítica

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EFB501 – Química


Exp. 2: Preparação de soluções, medidas de concentração e curva analítica.


Lab.: 09
Professor: Lincoln Goncalves Couto
Data: 14/03/2013
Nome:
Fernando Longuini da Silva
R.A.: 10.00632-0
Nome:
Gabriela Tollotti
R.A.: 12.01291-2

Parte 01: Dados das concentrações dos balões volumétricos.
Balão Volumétrico
C(g.L-1)
M (mol.L-1)
1
2,00
1,27 x 10-2
2
0,100
6,33 x 10-4
3
5,00 x 10-3
3,16 x 10-5
4
2,50 x 10-4
1,58 x 10-6
5
1,25 x 10-5
7,91 x 10 -8
Tabela 01: Concentrações de KMnO4 nos 5 balões


Imagem 01: Balões com as cinco concentrações de KMnO4



Para determinar a concentração das outras medidas foi utilizada a equação (I), já para calcular a concentração em mol/L , o resultado em g/L foi dividido pela massa molar do permanganato de potássio.
C1 . V1 = C2 . V2
(I)


C= msolutoVsolução
(II)


d = mv
(III)

A massa inicial do permanganato de potássio utilizada foi de 0,20 g, e um balão volumétrico de 100mL, portanto para a concentração temos:
C= msolutoVsolução 0,20 g100 mL=2,00g/L
Já para outras concentrações temos:
2,00 . 0,05 = 0,1C2
C2 = 0,100
0,100. 0,05 = 0,1C3
C3 = 5,00 x 10-3
6,33 x 10-4. 0,05 = 0,1C4
C4 = 2,50 x 10-4
3,16 x 10-5. 0,05 = 0,1C5
C5 = 1,25 x 10-5
Tabela 02: Concentrações dos outros balões

MMKMnO4 = 158,032 g/mol
mKMnO4 (residual) = 1,25 x 10-6 g
Agora para determinar a massa final do soluto no último balão deve-se utilizar a fórmula (II), portanto:
C= msolutoVsolução msoluto=C × Vsolução=1,25 x 10-6g
Parte 02: Construção da curva analítica e determinação da % de etanol em uma aguardente.
%
d20 (g/cm3)
0
0,9982
10
0,9818
20
0,9686
30
0,9538
40
0,9352
50
0,9138
60
0,8911
70
0,8677
80
0,8434
90
0,818
100
0,7893
Tabela 03: densidade de uma aguardente



Gráfico 01: Curva analítica da aguardente


Dados coletados para densidade da aguardente
mbalão volumétrico vazio = 20,67 g
mbalão volumétrico vazio + aguardente = 44,44 g
maguardente = 23,77 g
daguardente = 0,9508 g/mL
% de Etanol no aguardente = 30% ~ 40%
Para determinar a densidade da aguardente foi utilizada a fórmula (III), assim:
d = mv = 23,77 g25mL = 0,9508 g/mL

É possível também fazer uma interpolação com os valores para determinar a porcentagem de etanol, como sabe-se que o valor está entre 30% e 40%, obtendo a seguinte relação:


(30-40)(0,9538-0,9352) = ( 30-x)(0,9538-0,9508) -100,0186= (30-x)0,003 x=31,61%

Através da curva de ajuste feita pelo excel, também é possível obter a porcentagem de etanol, obteve-se a seguinte equação f(0,9508) = -13266x4 + 43460x3 - 53672x2 + 29237x - 5761,2= 30,79%
Questões
Dê dois exemplos de:
solução líquida de um soluto sólido e solvente líquido; Água + sal ; Água + açúcar
solução líquida de um soluto gasoso e solvente líquido. Refrigerantes e Água Tônica.
solução sólida formada entre um soluto e um solvente sólido. Sal + Açúcar e Areia + Sal.
solução gasosa. O2 + N2 e N2 + F2

Qual a diferença entre concentração (em g/L) e densidade?
C=m1/v
A concentração de uma solução é uma relação entre a massa de soluto (m1) e o volume de solução (v) normalmente é dada em g/L (gramas de soluto por litro de solução). Por exemplo uma solução de concentração 40 g/L tem 40 gramas de soluto (qualquer que seja ele) em 1 litro de solução

D=m/v
A densidade de uma solução (aliás densidade pode ser para qualquer corpo, não precisa ser uma solução) é uma relação entre a massa e o volume dessa solução. Perceba a diferença entre concentração e densidade:
na concentração a massa é de soluto (apenas de quem está dissolvido)
na densidade a massa é da própria solução (a massa total de soluto + solvente)
a densidade com frequência é dada em kg/m³ (quilogramas de solução por metro cúbico).

Uma solução formada pela dissolução de 200 g de um soluto num determinado solvente ocupa um volume de 920mL. A massa desse volume de solução resultou em 913g. Calcule sua concentração em (g/L) e sua densidade em (g/cm3).
200g . 0,920 L = 913 g . V2 V2 = 0,20 L assim C= msolutoVsolução= 2000,20=1000 g/L
Para densidade 1000g/L = 1,00 g/cm3



Usando a curva analítica do ácido sulfúrico, determine a % em massa de ácido para uma solução de densidade 1,6300 g/cm3. Qual a massa de ácido para um volume de solução igual a 900mL? Qual a concentração molar dessa solução?
%
d20 (g/cm3)
0
0,9982
10
1,0661
20
1,1394
30
1,2185
40
1,3028
50
1,3951
60
1,4983
70
1,6105
80
1,7272
90
1,8144
100
1,8305


Gráfico 02: Curva analítica do ácido sulfúrico

Porcentagem = 110,26 . (1,6300 ) - 106,38 = 73,34%
Massa 1,467g
Mm = 98,079g/mol
C = 0,017g/mol

Usando a curva analítica do etanol construída pelo seu grupo, determine a % em massa de etanol para uma solução de densidade 0,9340 g/cm3. Qual a massa de etanol presente num volume de solução igual a 1600mL. Qual a concentração molar dessa solução?
Na tabela existe um ponto muito próximo da densidade pedida, para 0,9538 g/cm3 temos 40%, porém substituindo na equação do gráfico temos: f(0,9340) = 39,93%.
d = mv=0,9340= m1,6 = 1,49g

Pesquise e responda: Qual deverá ser a concentração em "Bé (graus Baumé)" para uma solução de ácido sulfúrico, cuja densidade é 1,5917 g/cm3 e para uma cachaça de densidade 0,9340 g/cm3?

"Graus de Baumé é uma escala hidrométrica criada pelo farmacêutico francês Antoine Baumé em 1768 para medição de densidade de líquidos." (Wikipédia)
Para soluções menos densas que a água (densidade menor que 1): °Be=140d-130
Para soluções mais densas que a água (densidade maior que 1): °Be=145- 145d
Assim para o ácido sulfúrico: °Be=145- 1451,5917=53,90°Be
e para a cachaça °Be=1400,9340-130=19,89°Be
Pesquise e responda o que significa:

Um álcool antisséptico é 77°GL
"O grau GL é a fração em volume.
°Gay Lussac (°GL= %V): quantidade em mililitros de álcool absoluto contida em 100 mililitros de mistura hidro-alcoólica. Um frasco de álcool com 90 graus GL tem 90% em volume de álcool, e 10% em volume de água." (Wikipédia). Assim um álcool 77°GL significa que 70% da solução é álcool e 30% água.

Uma solução oxigenada é 10 volumes.
A água oxigenada é o nome popular da substância de nome químico peróxido de hidrogênio, cuja fórmula é H2O2, ou seja, água (H2O) com mais um átomo de oxigênio (O), por isso água oxigenada. Quando se decompõe, cada molécula de água oxigenada libera um átomo de oxigênio. Este oxigênio é altamente reativo (e por isso é o responsável pela ação antisséptica da água oxigenada), e rapidamente combina-se com outro oxigênio para formar o gás oxigênio (O2).

O número X volumes aumenta conforme a concentração do peróxido de hidrogênio na fórmula. É o oxigênio que vai dar o "volume" da água oxigenada! Vou explicar utilizando exemplos:

1 litro de água oxigenada libera 10 litros de gás oxigênio (O2). 10 litros de oxigênio é 10 vezes o volume de 1 litro de água oxigenada, por isso, ela é chamada de 10 volumes.






Densidade de uma aguardente

d20 (g/cm3)

Porcentagem


% de Ácido Sulfúrico x Densidade
Densidade da solução (g/cm³)
% em Massa de Ác. Sulfúrico