DOSEAMENTO DO HIDROXIDO DE SODIO PELO ACIDO CLORIDRICO

1.Introdução teórica

A volumetria é uma parte da química analítica que se refere à análise química quantitativa efectuada pela determinação do volume de uma solução, cuja concentração é exactamente conhecida, que reage quantitativamente com um volume conhecido da solução que contém a substância a ser determinada. A solução de concentração exactamente conhecida é a solução padrão ou titulante. A substância a ser determinada é o analito ou titulado (solução problema). O processo de se juntar a solução padrão até que a reacção esteja completa é a titulação. Uma titulação é realizada pela lenta adição de uma solução padrão por meio de uma bureta, ou outro aparelho doseador de líquidos, a uma solução de analito até que a reacção entre os dois seja julgada completa (tenha atingido o ponto de equivalência).

O ponto de equivalência ocorre quando a quantidade de titulante adicionado é a quantidade exacta necessária para uma reacção estequiométrica com o analito (o titulado).

Numa titulação o que realmente se procura é o ponto final de uma reacção, um ponto na titulação quando ocorre uma alteração física associada à condição de equivalência química.

O término de uma titulação pode ser percebido por alguma modificação física provocada pela própria solução padrão ou, nos casos mais usuais, pela adição de um reagente auxiliar, conhecido como indicador.

O indicador é um composto com uma propriedade física (normalmente a cor) que muda abruptamente quando próximo ao ponto de equivalência. Esses indicadores são substâncias orgânicas fracamente ácidas ou básicas, que mudam gradualmente de coloração dentro de uma faixa de pH relativamente estreita, chamada zona de transição.

A fenolftaleina é um indicador usado na titulação. Quando este se encontra em meio acido é incolor e quando se encontra em meio básico apresenta a cor rosa-clara A diferença entre o ponto final e o ponto de equivalência é o erro de titulação.

A volumetria pode ser classificada de acordo com o tipo de reagente utilizado, sendo volumetria de neutralização, volumetria de precipitação, volumetria de complexação e volumetria de oxi-redução.

A volumetria de neutralização baseia-se na reacção de combinação dos iões hidrogénio e hidróxido com a formação de água. Com soluções padrões ácidas podem ser titulados substâncias de carácter alcalino, acidimetria e o inverso alcalimetria. O reagente titulado é sempre um ácido forte ou uma base forte.

Este tipo de volumetria também inclui as chamadas titulações de deslocamento, em que o anião de um ácido fraco é deslocado de seu sal mediante titulação com ácido forte, ou então, o catião de uma base fraca é deslocado de seu sal mediante titulação com uma base forte.

O principal objectivo desta prática laboratorial é dosear o hidróxido de sódio pelo ácido clorídrico pelo método volumétrico.

2.Materiais e reagentes

2.1.Materiais

Balança analítica com precisão até 0,0001 (01), vidro de relógio (01), espátula (01), balão volumétrico de 500 mL (01), magneto (01), vareta (01), copo químico de 50 ml (02), funil (01), bureta (01), suporte universal (01), erlenmeyer (01), pipeta volumétrica de 20 mL (01), pompete (01), esguicho (01), fogão eléctrico (01),    e papel branco (01). 

2.2.Reagentes

Solução de ácido clorídrico a 0,1002N, hidróxido de sódio, agua destilada e solução de fenolftaleina.

3.Procedimento

·         Num vidro de relógio colocou-se alguns cristais de NaOH e pesou-se 2,0784g com auxílio da balança analítica;

·         Colocou-se os cristais de NaOH no balão volumétrico de 500 mL, dissolveu-se com pouca água destilada e em seguida completou-se o volume de 500 mL com água destilada;

·         Pipetou-se 20 mL da solução preparada para o erlenmeyer de 250 mL com auxilio de uma pipeta acoplada a um pompete e em seguida adicionou-se duas gotas de fenolftaleina;

·         Colocou-se o mangneto na solução, accionou-se o regulador do fogão para agitação e de imediato o magneto começou a misturar moderadamente a solução;  

·         Lavou-se a bureta com água destilada e seguida lavou-se mais uma vez com um pouco de solução de ácido clorídrico;

Encheu-se a bureta com ácido clorídrico até o limite da sua graduação, abriu-se ligeiramente a torneira e deixou-se cair gota a gota (titulação) sobre a solução de hidróxido de sódio contida no erlenmeyer até a viragem da cor, e anotou-se o volume consumido de HCl logo que se fechou a torneira.      

4.Resultados

• Quando se colocou a fenolftaleina na solução de NaOH, a solução que antes era incolor tomou a cor-de-rosa clara;

·         Quando a reacção atingiu o ponto de equivalência, a solução que antes era cor-de-rosa tornou-se incolor, quando consumidos da bureta 11,6 mL de HCl.

5. Cálculo do teor de NaOH na amostra.

Dados

Massa da amostra _(NaOH) = 2,0784g

Volume da amostra _(NaOH) = 500 mL

V_{pipetado (NaOH)} = 20 mL

[HCl] = 0,1002N

V_{gasto (HCl)} = 11,6 mL

Resolução

1º Passo: 

4º Passo:  

7º Passo:

2º Passo:

5º Passo:             

8º Passo:

3º Passo:

6º Passo:

A reacção é de 1:1 logo em 20 mL da solução da amostra de NaOH existe 1,16.10^-3 moles.

9º Passo:

Logo a % p/p de NaOH na amostra é 55,81.

O teor de NaOH encontrado na amostra analisada apresenta uma diferença de 40,19% em relação ao teor declarado no rótulo (96%), o que fez com que se presumisse que a diferença encontrada teria surgido devido o estado de conservação da amostra, uma vez que o NaOH quando for guardado num recipiente não muito bem arrolhado pode facilmente absorver o CO₂ a partir do ar transformando-se em NaCO₃.

6.Conclusão

• A alteração da cor-de-rosa clara na solução titulada (NaOH), para a incolor por acção do titulante (HCl) indica que ocorreu uma reacção de neutralização entre a solução de NaOH e a solução de HCl com concentração rigorosamente conhecida, conforme a equação da reacção:

            

• Com a volumetria de neutralização conseguiu-se determinar a percentagem p/p da amostra comercial de NaOH (55,81%) e comparar com o valor declarado no rotulo (96%), tendo se constatado muita diferença, facto que se atribuiu o estado de conservação como possível causador da diferença.    

                                                               

Referências bibliográficas

BACCAN, N. ANDRADE; GODINHO, O. E. S.; BARONE, J. S. Química Analítica Quantitativa Elementar, Edgard Blücher Ltda, 1979.

GLINKA, N., Química geral, volume 2, Editora Mir Moscovo, 1988 

HARRIS, D. C. Química Analítica Quantitativa, LTC, 2005.

SKOOG; WEST; HOLLER; CROUCH. Fundamentos de Química Analítica, Thomson, 2006.

VOGEL, A. Química Analítica Quantitativa, LTC, 1988.

Volumetria de Neutralização. Disponível em <http://pt.shvoong.com/exact-sciences/chemistry/1709327-volumetria-neutralização/>. Acesso em 20 de Abril de 2012

TESTE DE CHAMA

1.Introdução teórica

O homem sempre se preocupou em entender o mundo que o rodeia, para responder as suas inquietações tem buscado incansavelmente respostas no mundo físico-químico.

A Química Analítica é a ciência que estuda os princípios e a teoria dos métodos de análise química que nos permitem determinar a composição química das substâncias. Ela divide-se em química analítica qualitativa e química analítica quantitativa.

A química analítica qualitativa é a parte que se preocupa com a identificação dos constituintes de uma amostra, através de procedimentos, como a análise por via seca, caso do teste de chama, analise por via húmida usando a marcha analítica e outros procedimentos.

As análises por via seca constituem os ensaios preliminares por isso são efectuados antes da análise por via húmida, porque dão uma orientação bastante segura acerca da natureza da mostra e o caminho a seguido na pesquisa
Para realizar esses ensaios é necessária a chama de um bico de gás e por isso é importante conhecê-la.

O teste de chama é um procedimento utilizado em Química para detectar a presença de alguns iões metálicos, baseado no espectro de emissão característico para cada elemento.
O teste envolve a introdução da amostra em uma chama e a observação da cor resultante. As amostras geralmente são manuseadas com um fio de platina previamente limpo com ácido clorídrico para retirar resíduos.
O teste de chama baseia-se no facto de que quando certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico (no teste de chama a energia é em forma de calor), alguns electrões da última camada de valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado (estado excitado). Quando esses electrões retornam ao estado fundamental, eles libertam a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento liberta a radiação em um comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um electrão é a única para cada elemento. A radiação libertada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do espectro visível (400 á 800nm), o que torna o olho humano é capaz de observá-las através de cores. Assim, torna-se possível a identificação de certos elementos devido à cor característica que eles emitem quando aquecido numa chama do bico de Bunsen.
A quantidade de elementos detectáveis pelo teste de chama é pequena e existe uma dificuldade em detectar concentrações baixas de alguns elementos, enquanto outros elementos produzem cores muito fortes que tendem a mascarar sinais mais fracos, caso do sódio que produz uma cor amarela intensa no teste de chama que tende a dominar sobre as outras cores. Por isso, a cor da chama geralmente é observada através de um vidro de cobalto azul para filtrar o amarelo produzido pelo sódio e permitir a visualização de cores produzidas por outros iões metálicos.

2. Materiais e reagentes

2.1.Materiais:

• Copos químicos (06);
• Ansa de platina (03) e;
• Bico de Bunsen (03).

2.2.Reagentes:

• Ácido clorídrico concentrado e;
• Três amostras sólidas desconhecidas a analisarem-se.

3.Procedimentos:

• Acendeu os Bicos de Bunsen e regulou-se;
• Efectuou-se a limpeza das ansas de platina por imersão em ácido clorídrico concentrado em um copo químico;
• Usando a extremidade em O do fio de platina, retirou-se uma porção da solução da amostra A dissolvida em ácido clorídrico concentrado, queimou-se na chama do bico de Bunsen na zona mais quente (zona de fusão) e observou-se a cor da chama;
• Em seguida mergulhou-se a ansa de platina na solução de ácido clorídrico concentrado, passou-se pela amostra sólida, constituída por cristais brancos e levou-se a chama, tendo em seguida se observado a cor da chama;
• Repetiu-se o mesmo procedimento para as amostras B, C, D e observou-se as cores características das chamas de cada cristal e sua respectiva solução;
• No final de cada procedimento registavam-se os resultados numa tabela.

4.Resultados:

Os resultados obtidos estão expressos na tabela a seguir:

 

5. Conclusão

As amostras comportaram-se de maneiras diferentes, uma vez que cada catião metálico emite uma radiação característica, motivo pelo qual observou-se diferente coloração nas chamas das amostras.                                         

A partir das substâncias A, B, C e D que eram desconhecidas, e foi possível a sua identificação mediante o seu comportamento perante o teste das chamas. De acordo com os resultados tabelados, pode concluir-se a existência de catiões do metal Potássio (K⁺) na amostra A, catiões do metal Cobre (Cu⁺⁺) na amostra B, catiões do metal Cálcio na amostra C e catiões do metal sódio (Na⁺) na amostra D.

6.Teste usando pérolas de bórax

No teste usando pérolas de bórax, é usado um fio de platina é semelhante ao usado no teste de chama. A extremidade livre do fio de platina é enrolada como uma pequena alça onde um palito de fósforo comum consiga passar. A alça é aquecida ao rubro na chama do bico de bunsen, e rapidamente mergulhada em bórax (Na₂B₄O₇.10H₂O) pulverizado. O sólido aderente é mantido na parte mais quente da chama. O sal incha-se ao perder sua água de cristalização e contrai-se na alça, formando uma pérola incolor e transparente, que se compõe de uma mistura de metaborato de sódio e anidrido bórico.

Na₂B₄O₇         2NaBO₂ + B₂O₃

A conta é humedecida e mergulhada na substancia finamente pulverizada de modo que uma diminuta quantidade adere a pérola. A pérola e a substancia aderente são aquecidas na chama redutora mais baixa; deixa-se esfriar e observa-se a cor. Elas são então aquecidas na chama oxidante mais baixa; deixa-se esfriar e observa-se a cor outra vez.

As pérolas coloridas características são produzidas com sais de cobre, ferro, crómio, manganês, cobalto e níquel. Após cada teste, a pérola é removida do fio por aquecimento outra vez até a fusão, e então retirada do fio e lançada num recipiente com água. A pérola de bórax constitui também um método excelente para limpar um fio de platina.

As pérolas coloridas de bórax são devidas a formação de boratos coloridos. Assim com os sais de cobre na chama oxidante, temos;

Na₂B₄O₇         2NaBO₂ + B₂O₃

CuO + B₂O₃         Cu(BO₂)₂   metaborato de cobre (II)

Também pode ocorrer a seguinte reacção:

CuO + NaBO₂         NaCuBO₃   ortoborato

Na chama redutora duas reacções podem ocorrer: o sal de cobre (II) colorido é reduzido a metaborato de cobre (I) incolor:

2Cu(BO₂)₂ + 2NaBO₂ + C          2CuBO₂ + Na₂BO₇ + CO

E o borato de cobre (II) é reduzido a cobre metálico, de tal modo que a pérola aparece vermelha e opaca:

2Cu(BO₂)₂ + 2NaBO₂ + 2C          2Cu + Na₂B₄O₇ + CO₂

7. Teste usando pérolas de fosfato

A pérola é produzida do mesmo modo que a de bórax, excepto que é usado sal microcósmico Na(NH₄)HPO₄.H₂O. as pérolas transparentes incolores contem o metafosfato de sódio:

Na(NH₄)HPO₄          NaPO₃ + H₂O    + NH₃

Este se combina com óxidos metálicos, formando ortofosfatos, que são coloridos. Uma pérola azul de fosfato é com sais de cobalto:

NaPO₃ + CoO       NaCoPO₄.

Em geral, as pérolas de bórax são mais viscosas que as de fosfato, pois elas aderem melhor a alça de platina. As cores de fosfatos, semelhantes as das pérolas de bórax, são geralmente mais pronunciadas.

Referências bibliográficas:

CUMBANA, Arnaldo A., Textos de Apoio de Quimica Analitica 1, 2012;

FARIA, Ana Maria Morais, DOMINGUES, Lidia et all, Quimica 11º ano 1ª ed.Raiz editora, lda,porto, 1995

VOGEL, A.I, Química Analítica Qualitativa. 5.ed. São Paulo: Mestre Jou, 1981.

MATTA, M. H. de R. Apostila de Química Analítica Qualitativa: Práticas em
Laboratório. Mato Grosso do Sul: UFMS, 2008.
No site: http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Arquitectura_Universo/Anlise_Eleme
Acesso no dia 02/04/2012.

Determinação de índice de saponificação

Introdução teórica

As gorduras e óleos alimentares desde muito fizeram parte da dieta de muitos povos, devido as suas importantes funções no metabolismo humano, para alem de representarem fonte de energia, ácidos graxos essenciais, vitaminas e antioxidantes.

A soja cientificamente registada como Glycine max pertence à família das leguminosas, é originária da Ásia Oriental, hoje em dia, a soja domina o mercado mundial de óleo comestível. Ao ser extraído, o óleo de soja bruto é impróprio para consumo devido à presença de substâncias indesejáveis, por isso para o seu consumo passa pelo processo de refino, sendo as principais etapas: degomagem (hidratação), neutralização (desacidificação) e branqueamento (clarificação).

A qualidade de óleos é verificada mediante algumas análises físico-químicas como a determinação do índice de acidez, índice de saponificação e outros.

A reacção de saponificação é a reacção de uma gordura ou óleo com uma base (hidróxido) para produzir um sal de ácido carboxílico (sabão) e um álcool. Esse processo consiste na desesterificação da gordura ou óleo, na presença de solução concentrada de álcali forte sob aquecimento.

As reacções de saponificação informam o comportamento dos óleos e gorduras como no caso estabelecer o grau de deterioração e estabilidade ou então verificar se propriedades dos óleos estão de acordo com as especificações e identificar possíveis adulterações.

O índice de saponificação (IS) é definido como a quantidade de base (em mg) necessária para saponificar definida quantidade de óleo ou gordura (1grama).

O processo de se juntar a solução padrão até que a reacção esteja completa é a titulação. O ponto de equivalência ocorre quando a quantidade de titulante adicionado é a quantidade exacta necessária para uma reacção estequiométrica com o titulado. Numa titulação o que se procura é o ponto na titulação em que ocorre uma alteração física associada à condição de equivalência química, este ponto final pode ser percebido por alguma modificação física provocada pela própria solução padrão ou pela adição como indicador.

Os objectivos desta prática foram a determinação dos Índices de acidez e saponificação.

Parte experimental 1

Determinação de índice de saponificação

Materiais:

Copo químico (01), vidro de relógio (01), vareta de vidro (01), balança analítica (01), balão de fundo redondo (02), condensadores (02), suporte universal (03), mangueiras (03), mufla (02), tubo de silicone (01), torneira (01), balão volumétrico de 100 mL (01), bureta (01), funil (01) e espátulas (01).  

Reagentes:

Álcool etílico (C₂H₅OH), acido clorídrico (HCl), hidróxido de potássio (KOH), óleo de soja e solução de fenolftaleina.

Procedimentos

1. Pesou-se 4,58 gramas de amostra (óleo de soja) num balão de fundo redondo assegurado por uma base de feita de poliestireno;

2.      Pesou-se 4 gramas de hidróxido de potássio (cristais brancos) num vidro de relógio e introduziu-se num balão volumétrico de 100 mL;

3.      Introduziu-se uma pequena quantidade de etanol no balão volumétrico e dissolveu-se os cristais do hidróxido de potássio. Em seguida completou-se com o álcool o volume de 100 mL, tendo se formado uma solução incolor;

4.      Retirou-se 50 mL da mistura alcoólica de hidróxido de potássio e adicionou-se a amostra (óleo de soja) contida no balão de fundo redondo, agitou-se, colocou-se na mufla e conectou-se com o condensador usando silicone;

5.      Aqueceu-se as soluções na mufla por refluxo, por período de uma hora, em seguida deixou-se arrefecer as duas soluções (solução que continha a amostra e o branco);

6.      Adicionou-se para cada uma das soluções uma gota da fenolftaleina e segui-se com a titulação;

7.      Titulou-se o branco com a solução de HCl a 0,305M e amostra com a solução de HCl a 0,5M.                     

 Observação:

1. Ao se adicionar uma gota de fenolftaleina na solução da amostra, a solução tornou-se vermelha;
2. Depois de atingir o ponto de equivalência da titulação, a solução tomou a cor amarela;  
3. Ao se adicionar uma gota de fenolftaleina na solução do branco, a solução tornou-se violeta;
4. Depois de atingir o ponto de equivalência da titulação, a solução tornou-se incolor.

Conclusão:

O índice de saponificação do óleo de soja é 178,75mg conforme os cálculos a seguir apresentados. Segundo o parâmetro estabelecido para um óleo comercial que é de 135-200 pode-se dizer que o óleo de soja analisado esta dentro dos parâmetros recomendados, logo em condições para ser consumido.

Dados

V_b (volume de HCl usado para titular o branco) = 102,7 mL

[HCl] no branco = 0,305M

V_am (volume de HCl usado para titular a amostra) = 33,4 mL

[HCl] _amostra = 0,5M

C_{média (HCl)} = 0,305M

PE_KOH = 56g

m_(amostra) = 4,58g

f (factor de correcção) = 1

Resolução

1º Passo:

Cálculo do volume de HCl no branco para concentração igual a 0,5N:

2º Passo:

Cálculo da massa de KOH:

3º Passo:

Cálculo do índice de saponificação:

Parte experimental 2

Determinação de índice de acidez

Materiais:

Bureta (01), suporte universal (01), copo químico (03), funil (02), balão volumétrico (02), proveta (01) e seringa de 5 mL (01).

Reagentes:

Álcool etílico, éter e solução de hidróxido de sódio a 2M.  

Procedimentos:

1. Preparou-se 100 mL da solução de éter-alcool etílico 2:1, misturando-se 66,6 mL de éter e 33,3 mL de álcool;
2. Preparou-se 100 mL de solução de hidróxido de sódio a 0,1M por diluição da solução de hidróxido sódio a 2M, tendo-se diluído 2 mL de NaOH a 2M num volume de 100 mL;
3. Num Erlenmeyer de 250 mL pesou-se 2 gramas da amostra e adicionou-se 25 mL da solução de éter-alcool 2:1, tendo-se em seguida agitado até homogeneizar e adicionado 2 gotas de indicador fenolftaleina;
4.  Lavou-se a bureta com água destilada e em seguida colocou-se 50 mL de NaOH a 0,1M, tendo assim começado a titulação;
5. Quando apareceu a cor solução titulada, fechou-se a bureta, isto quanto já teriam sido introduzidos 0,6 mL do titulante. 

Observação:

1.       Ao se adicionar 25ml da solução de éter álcool 2:1 amo a formação, de uma solução incolor;

2.      Ao se adicionar gotas de fenolftaleina à solução contendo observou-se que a solução manteu-se incolor;

3.      Ao se titular a solução contida no erlenmeyer com o hidróxido de sódio à 0,1M observou-se que a solução titulada mudou de cor para a rosa tendo-se gasto 0,6mL da solução do titulante.

Conclusão:

O índice de acidez da amostra é igual a 0,12mg/g, o correspondente a 0,12% p/p. Sendo assim concluiu-se que a amostra obedece os padrões recomendados, isto é, o índice de acidez não ultrapassou 1% conforme os cálculos a seguir ilustram:

Dados:

V_NaOH = 0,6 mL;

 m_(amostra) = 2g;

 C_NaOH = 0,1M;

 Mr (NaOH) = 40g                                             Resolução

1º Passo:

        2º Passo         

3º Passo

Respostas do questionário

1. Equação da reacção do índice de acidez em ácido oleico:

H₂C     O      CO     C₁₇H₃₃                                                                  OH       OH      OH

 HC     O      CO     C₁₇H₃₃ + 3NaOH               3C₁₇H₃₃        COONa + CH₂        CH      CH₂

H₂C    O      CO     C₁₇H₃₃

2. Equação geral da reacção do índice de saponificação:

H₂C     O      CO     C₁₇H₃₃                                                                  OH       OH      OH

 HC     O      CO     C₁₇H₃₃ + 3KOH               3C₁₇H₃₃        COOK +  CH₂        CH      CH₂

H₂C    O      CO     C₁₇H₃₃

3. Determinação do índice de acidez em ácido oleico, em percentagem m/m usando como factor de solução de NaOH uma unidade:

Dados:

V_NaOH = 0,6 mL;

 m_(amostra) = 2g;

C_NaOH = 0,1M;

Mr (NaOH) = 40g

Resolução

1º Passo

        2º Passo        

3º Passo

4. Determinação do índice de saponificação usando como factor da solução de uma unidade:

Dados

V_b (volume de HCl usado para titular o branco) = 102,7 mL

[HCl] no branco = 0,305M

V_am (volume de HCl usado para titular a amostra) = 33,4 mL

[HCl] _amostra = 0,5M

C_{média (HCl)} = 0,305M

PE_KOH = 56g

m_(amostra) = 4,58g

f (factor de correcção) = 1

Resolução

1º Passo:

Cálculo do volume de HCl no branco para concentração igual a 0,5N:

2º Passo:

Cálculo da massa de KOH:

3º Passo:

Cálculo do índice de saponificação:

5. A determinação do índice de acidez nos revela o estado de deterioração do óleo ou gordura. Um elevado índice de acidez indica que o óleo ou gordura está sofrendo quebras em sua cadeia, libertando seus constituintes principais, os ácidos graxos, como consequência disso o produto torna-se muito ácido.

Referências bibliográficas

ALLINGER, Química Orgânica-Estrutura das moléculas

BRUICE, Paula Yurkanis, Química Orgânica, 4^a edição, vol.2

FELTRE, Ricardo, Química orgânica 3, 7ª edição, São Paulo, 2008 

http:www.google.com̸ saponificação, a enciclopédia livre. Acesso 25.04.2012