A.L. 2.3 Neutralização: Uma Reacção de ÁcidoBase A experiência realizada na aula tem como objectivo a determinação da concentração da solução aquosa em questão, HCl, através de uma técnica utilizada em volumetria, designada de titulação e a observação da mudança de cor da solução, ocorrida no ponto final da titulação. Introdução Teórica A titulação é um método de análise volumétrica para determinar a concentração exacta de uma solução mediante a utilização de outra solução de concentração rigorosamente conhecida, contida na bureta, que se adiciona lentamente à solução de concentração desconhecida. As titulações podem ser classificadas segundo a reacção química que nelas ocorrem. Assim, podemos referir as seguintes titulações: › › › › Titulação ácido-base – realizada nesta actividade; Titulação de precipitação; Titulação de oxidação-redução; Titulação de complexação. Numa titulação ácido-base, como o nome indica, ocorre uma reacção entre um ácido e uma base. Esta reacção é completa, e ocorre uma neutralização. O termo neutralização geralmente cria confusões, muitas vezes associado a tornar o pH neutro. A neutralização consiste numa reacção entre quantidades equivalentes de um ácido e de uma basa para se formar um sal. Podem considerar-se quatro tipos de titulações ácido-base: ácido forte/base forte; ácido fraco/base forte; ácido forte/base fraca e ácido fraco/base fraca. Numa titulação de um ácido forte com uma base forte, pode concluir-se que no ponto de equivalência, a 25 ºC, o pH da solução é 7, pelo que a solução tem carácter neutro. Numa titulação de um ácido fraco com uma base forte, pode concluir-se que no ponto de equivalência, a 25 ºC, dada a formação do ião OH-, o pH do titulado é superior a 7, tornando a solução básica. Numa titulação de 1 um ácido forte com uma base fraca pode concluir-se que no ponto de equivalência, a 25 ºC, dada a formação do ião H3O+, o pH do titulado é inferior a 7, pelo que a solução é ácida. Finalmente, numa titulação de um ácido fraco com uma base fraca, o valor do pH poderá estar situado na zona ácida, básica ou neutra, dependendo da força relativa de cada espécie envolvida. Neste relatório vamos tratar de uma reacção entre uma base forte (NaOH) e um ácido forte (HCl), e por isso o pH da solução deverá rondar 7. Esta reacção química é traduzida pela seguinte equação química: NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2O(l) No início da actividade prática, a solução de concentração desconhecida, é colocada do balão de Erlenmeyer (ou gobelé), cujo volume foi rigorosamente medido por uma pipeta volumétrica. Esta solução é designada de titulado. O ácido ou base que vai reagir com o titulado a fim de se conseguir determinar a sua solução, designa-se de titulante e é colocado na bureta, sabendo-se a sua concentração e volume e só depois de feita a titulação, obtemos o volume gasto. O volume gasto é o valor utilizado para a realização dos cálculos da concentração. A reacção processa-se enquanto houver excesso de ácido ou base, ou seja, de titulado. Quando ocorre neutralização, ocorre uma variação brusca de pH. O ponto de equivalência é a altura da titulação em que a relação entre o número de moles do titulante adicionadas e o número de moles de titulado é a prevista pela estequiometria da reacção: n(ácido)=n(base), no caso da estequiometria ser 1:1. Do ponto de vista prático, a detecção do ponto de equivalência pode ser feita usando um indicador ácido-base apropriado, que, mudando de cor para um valor de pH o mais próximo possível do ponto de equivalência, assinala o fim da titulação. Numa titulação, o pretendido é conhecer o ponto de equivalência, ou seja, o ponto exacto em que ocorre neutralização, mas na verdade o que se conhece é o ponto final, momento em que há variação de uma propriedade física ou química no titulado (por exemplo: a mudança de cor) que é imediatamente posterior ao ponto de equivalência. Numa titulação ideal, o ponto final visível coincidirá com 2 o ponto final estequiométrico. Porém, na prática, existe sempre uma pequena diferença, que constitui o denominado erro de titulação. Os indicadores químicos são substâncias através das quais é possível observar o desenvolvimento de uma reacção química. Estes, utilizam-se sobretudo na determinação do ponto de equivalência em análise volumétrica e são denominados de indicadores de pH ou indicadores ácido-base ou ainda de neutralização. Estes indicadores, em contacto com soluções ácidas ou alcalinas, mudam de cor, sendo por este facto utilizados para indicar o carácter ácido ou alcalino de uma solução. Dentro dos indicadores de pH, os mais utilizados são: a fenolftaleína, o tornesol e o indicador universal. Nas titulações ácido-base, são mais utilizados a fenolftaleína, o azul de bromotimol e o vermelho de metilo. bureta { bureta suporte universal bureta erlenmeyer { Imagem 1 – Esquematização da titulação ácido-base realizada na aula. 3 Material Utilizado › › › › › › › Pipeta volumétrica de 2oml; Pompete; Balão erlenmeyer; Bureta de 25ml (±0,030ml); Funil; Suporte universal com garra; Medidor de pH. Reagentes › › › Solução de HCl (ácido forte); Solução de NaOH de concentração 1moldm3 (base forte); 3 gotas de solução alcoólica de fenolftaleína (indicador ácido-base). Resultados Obtidos Quando se juntou a fenolftaleína ao ácido clorídrico, a solução permaneceu incolor, pois a fenolftaleína apenas altera a sua coloração em soluções básicas. Mas há medida que se adicionava o hidróxido de sódio e se agitava o balão erlenmeyer, a solução apresentava uma coloração rosa. Fechou-se a torneira, privando a solução de NaOH de se juntar ao ácido, essa cor desaparecia passados escassos segundos. Continuando sempre da mesma forma, a agitar o balão, ao fim de alguns minutos, a coloração apareceu e quando se fechou a torneira, a cor em vez de desaparecer, intensificou-se e permaneceu por mais de 30s. A cor apresentada no final da titulação foi carmim (ou lilás), cor que a fenolftaleína apresenta quando se encontra em soluções básicas com valor de pH entre 10,oo e 12,oo. Com efeito, o pH medido e registado no final da titulação, foi 11,19. 4 O volume de titulante gasto foi de 20,700ml, ou seja na bureta ficaram de 4,300ml de hidróxido de sódio, visto que o volume total era de 25,oooml. Grupo Grupo 1 (nosso) Grupo 2 Grupo 3 Volume gasto (ml) 20,700 19,700 19,200 Tabela 2 – Valores de volume de titulante gasto pelos grupos do nosso turno. Cálculos › Cálculo do volume médio de titulante utilizado: Vmédio= › =19,867±0,030 ml Determinação da concentração de HCl: NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2O(l) V(NaOH) = 19,867 ml = 19,867 cm3 =0,0199dm3 c(NaOH) = 1 mol dm3 c= n(NaOH) = c x v = 1 x 0,0199 n(NaOH) = 0,0199 mol Como no ponto de equivalência, atentando na estequiometria da reacção (1:1), n(ácido)=n(base), temos n(HCl)=n(NaOH). V(HCl) = 20cm3 = 0,020dm3 c= c(HCl) = c(HCl) = 0,995 mol dm3 5 Conclusão Depois de realizada a experiência e respectiva determinação da concentração do titulado, HCl, podemos concluir que esta é 0,995 mol dm3. Comparando com o resultado obtido pelo outro turno (1,05 mol dm3), observamos que o nosso valor de concentração diverge 0.100 mol dm3, um valor significativo, talvez pela existência de erros sistemáticos como a graduação deficiente da pipeta volumétrica e/ou da bureta, que nos leva a cometer erros de leitura, alterando o resultado. Outro erro que podemos ter cometido foi o erro de paralaxe, um erro acidental que resulta da falta de perpendicularidade do observador em relação à escala. Utilizámos o indicador fenolftaleína, por este apresentar um ponto de viragem entre pH8,2 e pH9,8 e se manifestar em soluções básicas. O ponto de viragem da fenolftaleína, apesar de não conter o ponto de equivalência (pH7), encontrase na curva de variação brusca do pH da solução titulada. Apesar do ponto de equivalência de uma reacção de neutralização ácido forte/brase forte ser pH7, nós não pretendemos determinar o ponto de equivalência, mas sim observar o ponto final da titulação, de pH11,19. Docente: Professora Maria João Aguiar Miguel Discentes: Ana Carolina Silva Ana Margarida Benvindo Dalila Mexieiro nº2 nº3 nº6 6 Francisco Lopes Santarém, 15 de Maio de 2012 nº10 11ºD 19 valores 7
Report "Física e Química - Relatório Titulação Ácido-Base"