Preparação e Diluição de uma Solução

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Preparação e Diluição de uma Solução

  1. 1. Preparação e diluição de uma solução FÍSICA E QUÍMICA A 10º ANO
  2. 2. Problema a resolver  O objetivo da atividade experimental realizada é preparar soluções de diferentes concentrações de 2 formas diferentes: por dissolução de um soluto sólido (permanganato de potássio - 𝐾𝑀𝑛𝑂4) e por diluição de uma solução concentrada.
  3. 3. Fundamentação Teórica  Em Química é normal que a composição quantitativa (e, algumas vezes, qualitativa) de uma solução aquosa já se apresente bem definida (segundo valores tabelados), fazendo com que seja poupado aos cientistas o trabalho de determinar da composição quantitativa das soluções e de pôr em prática os métodos de preparação de soluções (aquosas).  Através da realização da atividade experimental em causa, exemplifica-se a aplicação dessas técnicas para resolver o problema. Para a determinação da concentração de uma solução é necessário, antes de mais, conhecer com exatidão a quantidade de soluto a utilizar o volume de solução necessário para preparar uma solução aquosa desse soluto.  De forma a obter um volume preciso, deve-se medir o volume da solução com de um balão volumétrico cuja capacidade se adeque aos valores requeridos. A esmagadora maioria dos solutos sólidos são medidos, num laboratório de química, com recurso a balanças digitais, sendo que foi esse o processo mais prático.
  4. 4. Fundamentação Teórica  Os materiais utilizados na medição do volume das diferentes soluções preparadas foram sempre balões volumétricos e copos de precipitação, sendo que a exceção foi na medição do volume da solução concentrada, que se fez através de uma pipeta volumétrica.  Após a preparação das diferentes soluções, estas foram sempre homogeneizadas de forma a obter melhores resultados aquando da determinação da composição quantitativa (concentração e concentração mássica) das mesmas.
  5. 5. Protocolo – Representação esquemática do procedimento Permanganato de potássio 𝐾𝑀𝑛𝑂4 (soluto) Adição do solvente (água) Dissolução Solução aquosa de 𝐾𝑀𝑛𝑂4  Parte 1: Preparação de uma solução a partir de um soluto sólido  Parte 2: Preparação diluída a partir de outra concentrada Solução aquosa de 𝐾𝑀𝑛𝑂4 Transferência da solução aquosa de 𝐾𝑀𝑛𝑂4 para utensílios de menor capacidade Solução concentrada de 𝐾𝑀𝑛𝑂4 Diluição Solução diluída de 𝐾𝑀𝑛𝑂4
  6. 6. Material utilizado (1ª Parte) Os componentes da solução são:  Soluto: permanganato de potássio – 𝐾𝑀𝑛𝑂4 (sólido) Solvente: água - 𝐻2 𝑂
  7. 7. Material utilizado (1ª Parte)  Papel de limpeza  1 copo de precipitação de 250 mL  1 balança digital (não representado na imagem)  1 espátula (não representado na imagem)  1 vareta de vidro  1 funil de vidro  1 esguicho com água destilada  1 balão volumétrico de 250 mL
  8. 8. Procedimento (1ª Parte)  Primeiro pesa-se, com a balança digital, 1,0 g do soluto sólido, permanganato de potássio, colocando com o auxílio da espátula a quantidade de soluto correspondente num vidro de relógio.  De seguida transfere-se o permanganato de potássio para um copo de precipitação de 250 mL e adiciona-se água destilada com o esguicho até perfazer 100 mL de solução.
  9. 9. Procedimento (1ª Parte)  O passo seguinte é dissolver completamente o permanganato e transferi-lo, para o balão volumétrico de 250 mL, com o auxílio de um funil e da vareta de vidro. As águas da lavagem do copo de precipitação, da vareta e do funil devem ser usadas para encher o balão volumétrico.  Após a lavagem do material e da transferência das águas de lavagem para o balão volumétrico, enche-se- lho com água destilada até ser atingida a marca dos 250 mL. Depois de tapar o balão volumétrico homogeneíza-se a solução.  Antes de prosseguir para a 2ª parte da atividade laboratorial, deve-se lavar todo o material e arrumar a bancada para a fase seguinte da experiência.
  10. 10. Material utilizado (2ª Parte)  1 esguicho com água destilada  1 copo de precipitação de 250 mL  1 pompete  1 pipeta volumétrica de 5 mL (não representado na imagem)  1 balão volumétrico de 100 mL 1 solução concentrada de 𝐾𝑀𝑛𝑂4 (permanganato de potássio)  Papel de limpeza
  11. 11. Procedimento (2ª Parte)  Depois de preparada a solução concentrada de permanganato de potássio (1ª parte da atividade experimental), transfere-se a mesma do balão volumétrico para o copo de precipitação de 250 mL.  Após ajustar-se a pompete à pipeta volumétrica, mede-se 5 mL da solução de permanganato de potássio, obtendo assim uma solução de concentração elevada. De seguida, esvazia-se a pipeta para dentro do balão volumétrico de 100 mL.
  12. 12. Procedimento (2ª parte)  Tal como foi feito na preparação da solução anterior, enche-se o balão volumétrico com água destilada até ser atingida a marca dos 100 mL. Depois de tapá-lo homogeneíza-se a solução, obtendo assim uma solução mais diluída. Mais uma vez, e para finalizar, lava-se todo o material utilizado, limpam-se e arruma-se a bancada.  solução concentrada de 𝐾𝑀𝑛𝑂4  solução diluída de 𝐾𝑀𝑛𝑂4
  13. 13. Observações  O reagente utilizado 𝐾𝑀𝑛𝑂4 é nocivo / perigoso para a saúde, conforme ilustram os pictogramas de perigo seguintes.  Descrição qualitativa da solução: Aspeto 𝑲𝑴𝒏𝑶 𝟒 Solução de 𝑲𝑴𝒏𝑶 𝟒 Pó de coloração roxa Antes de homogeneizar Depois de homogeneizar Solução turva com partículas em suspensão Solução homogénea e com aspeto uniforme Aspeto Solução de 𝑲𝑴𝒏𝑶 𝟒 Concentrada Diluída Solução com cor mais escura (roxo escuro) Solução com cor mais clara (roxo claro)
  14. 14. Medições (1ª Parte)  Cálculo da concentração mássica da solução inicial 𝑚 𝐾𝑀𝑛𝑂4 = 1,00 ± 0,01 𝑔 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 = 250 𝑚𝐿 = 250 𝑐𝑚3 = 0,250 𝑑𝑚3 𝐶𝑚 = 𝑀 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑉 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 = 1,00 0,250 = 4 𝑔 𝑑𝑚−3  Cálculo da concentração da solução inicial 𝑀 𝐾𝑀𝑛𝑂4 = 𝐴𝑟 𝐾 + 𝐴𝑟 𝑀𝑛 + 4 × 𝐴𝑟 𝑂 = 39,10 + 54,94 + 4 × 16,00 = 158,04 𝑔 𝑚𝑜𝑙−1 1 mol ______________________ 158,04 g 𝑥 mol ______________________ 1,00 g 𝑥 = 1 ×1,00 158,04 = 0,006 𝑚𝑜𝑙 𝐶 = 𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑉 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 = 0,006 0,250 = 0,024 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑚−3
  15. 15. Medições (2ª parte)  Cálculo da concentração da solução diluída 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 (𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) = 5 𝑚𝑙 = 5 𝑐𝑚3 = 0,005 𝑑𝑚3 𝐶𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 (𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) = ? 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝑑𝑖𝑙𝑢í𝑑𝑎 (𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙) = 100 𝑚𝑙 = 100 𝑐𝑚3 = 0,100 𝑑𝑚3 𝐶𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 (𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙) = 0,024 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑚−3 𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑖 × 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑖 = 𝐶 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑓 × 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑓  0,024 × 0,005 = 𝐶𝑓 × 0,100  1,2 × 10−4 = 𝐶𝑖 × 0,100  𝐶𝑓 = 1,2 ×10−4 0,100  𝐶𝑓 = 0,0012 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑚−3  Cálculo da concentração mássica da solução diluída 𝐶𝑚𝑖 × 𝑉𝑖 = 𝐶𝑚 𝑓 × 𝑉𝑓  4 × 0,005 = 𝐶𝑚 𝑓 × 0,100  0,02 = 𝐶𝑚 𝑓 × 0,100  𝐶𝑚 𝑓 = 0,02 0,100  𝐶𝑚 𝑓 = 0,2 𝑔 𝑑𝑚−3
  16. 16. Conclusões e críticas  Pode-se concluir que, de um modo geral, consegue-se responder ao problema inicial, que era aplicar os métodos de preparação de soluções aquosas padrão à preparação de duas soluções, uma diluída e outra concentrada, de permanganato de potássio, 𝐾𝑀𝑛𝑂4 (o único soluto sólido utilizado), aplicando os processo anteriormente descritos. O manuseamento dos diferentes materiais pode até ser o adequado, contudo quando algo falha, o processo deve ser repetido. Por exemplo, se houver defeito na pompete na pipeta volumétrica de 5 mL ou se esta for mal enchida, essa fase da experiência deve ser repetida. O mesmo pode acontecer na medição do permanganato, sendo que, para os resultados serem precisos, não de deve medir mais do que 1,0 gramas do reagente, devendo retirar-se o excesso. Devem-se tomar as precauções necessárias com o reagente, pois este é nocivo / perigoso para a saúde, sendo necessário usar luvas e bata aquando do seu manuseamento, como medida de proteção.
  17. 17. Bibliografia  Magalhães, Jorge. (2007). Química A: Caderno de Actividades Laboratoriais. (1ª edição).Carnaxide: Santillana-Constância. https://www.google.pt/imghp?hl=pt- PT&tab=wi&ei=T3sAVeW3JMLcUa3Yg0g&ved=0CBUQqi4oAg
  18. 18. Fim!

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