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Neutralização: Uma Reacção Ácido-Base

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Resumo do trabalho

Relatório de actividade experimental cujo objectivo foi conhecer processos para neutralizar resíduos de ácidos/bases, realizado no âmbito da disciplina de Química (11º ano).

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Introdução:

No laboratório realizamos a actividade laboratorial AL3 – Neutralização: uma reacção ácido-base. Na sua realização tivemos como objectivos base: o reconhecimento do laboratório como um local de trabalho onde a segurança é fundamental na manipulação de todo o material, equipamento, ácidos e bases, pelo que ao longo desta actividade tivemos cuidados no manuseamentos dos reagentes, evitando o seu contacto directo com a pele e a inalação de gases provenientes destes; não devemos esquecer ainda o uso de óculos de protecção, bata e luvas.

Conhecer processos para neutralizar resíduos de ácidos/bases, o que nos permite pois responder à questão problema desta actividade: “Como minimizar os efeitos de uma queimadura com ácido sulfúrico?”. Deve ser-lhe adicionada uma base, pois esta neutraliza o efeito do ácido.

Previamente, tivemos a necessidade de saber o que é e como se realiza uma titulação; pelo que, uma titulação consiste num método de análise volumétrica para determinação da concentração de uma solução mediante a utilização de uma solução padrão de concentração rigorosamente conhecida (neste caso NaOH), contida numa bureta (o titulante), que se adiciona lentamente á solução em análise (o titulado: solução cuja concentração se pretende determinar.).

Numa titulação o pretendido é conhecer o ponto de equilíbrio, ou seja o ponto exacto em que termina a titulação - ponto de equivalência - mas na verdade o que se conhece é o ponto final, momento em que há variação de uma propriedade física ou química no titulado. A diferença entre o ponto de equivalência e o final chama-se erro de titulação. Neste caso, a alteração física observada na experiência feita, foi a da coloração (por mais de 30 segundos) da substância, devido á adição prévia de um indicador colorimétrico (fenolftaleína). Um indicador colorimétrico ácido-base é um par conjugado ácido-base, em que as formas ácidas e básicas são responsáveis por cores diferentes de soluções. Por isso, há que ter em conta, a correcta selecção dos indicadores em cada titulação, pois este deve mudar de cor bruscamente, e a sua zona de viragem tem de estar contida na zona de variação brusca de pH, embora seja preferível que a zona de viragem contenha o pH no ponto de equivalência (ver anexos).

Aprofundando agora as titulações ácido-base, a que se refere o trabalho realizado, tal como o próprio nome indica, nesta volumetria a reacção que ocorre é uma reacção ácido-base e a propriedade que varia ao longo da titulação, à medida que se adiciona titulante, é o pH do titulado. É, portanto, muito importante conhecer o tipo de variação do pH no decurso de uma titulação de ácido-base. Ao efectuar-se um gráfico de variação do pH em função do volume adicionado de titulante obtêm-se uma curva a que se chama curva de titulação.

Podemos considerar três tipos diferentes de titulações:

1 - Titulações envolvendo um ácido forte e uma base forte;

2 -  Titulações envolvendo um ácido fraco e uma base forte;

3 -  Titulações envolvendo um ácido forte e uma base fraca.

A titulação realizada envolveu um ácido forte e uma base forte. Quando temos uma reacção entre um ácido e uma base fortes, a ionização do ácido e a dissociação da base são ambas completas. A 25ºC e no ponto de equivalência a solução é neutra, pelo que o pH da solução é 7.

Outra das fases importantes nas titulações é a fase dos cálculos. O cálculo da concentração da solução a analisar faz-se partindo de um cálculo estequiométrico simples. Para tal, conhece-se a equação química que traduz a reacção ocorrida na titulação, e também o volume do titulante e o volume ou massa de titulado gasto na titulação. Aplica-se, então, a seguinte fórmula: C_A x V_A = C_B x V_B .

Respondendo à questão problema desta actividade: “Como minimizar os efeitos de uma queimadura com ácido sulfúrico?”, deve ser-lhe adicionada uma base, pois esta neutraliza o efeito do ácido.

Material:

4 Balões Erlenmeyer;

1 Bureta de 50,00 mL;

1 Esguicho;

1 Funil para buretas;

1 Pipeta volumétrica de 20 mL;

1 Placa com agitador magnético;

1 Pompete ou pipetador automático;

1 Suporto Universal com garras;

1 Sensor de pH ou medidor de pH.

Reagentes:

Solução de ácido forte (HCl), 0,050 mol.dm-3;

Solução de base forte (NaOH), 0,10 mol.dm-3;

Solução alcoólica de fenolftaleína e/ou indicador de metilo.

Procedimento Experimental:

1ª Parte – Para a titulação

• Medir rigorosamente, com uma pipeta, 3 tomas de 20,00cm3 para cada um dos três balões de Erlenmeyer. Perfazer com água destilada até à marca (500 mL) e homogeneizar com uma vareta.

• Adicionar 3 gotas do indicador a cada balão.

• Encher a bureta, depois de devidamente preparada, com solução-padrão de NaOH, de concentração rigorosa.

• Registar o volume inicial de titulante na bureta, atendendo aos algarismos significativos.
• Proceder à adição cuidadosa de titulante até ocorrer a viragem de cor do indicador, que permaneça por agitação durante 30s.

• Registar o volume final de titulante na bureta, atendendo aos algarismos significativos.
• Repetir o ensaio até obtenção de três volumes concordantes (ΔV= 0,10 cm3)
• Lavar de imediato e abundantemente a bureta com água da torneira.

2ª Parte – Para o traçado da curva de titulação

• Medir rigorosamente, com pipeta, 1 toma de 20,00cm3 para um balão de Erlenmeyer.

• Encher a bureta, depois de devidamente preparada, com solução-padrão de NaOH de concentração rigorosa.

• Registar o volume inicial de titulante na bureta, atendendo aos algarismos significativos.
• Proceder á adição cuidadosa de pequenos incrementos de volume de titulante, registando o valor de pH após cada adição com agitação.

• Lavar de imediato e abundantemente a bureta com água da torneira.

Apresentação/Interpretação dos Resultados:

A concentração do titulante tem de ser rigorosamente conhecida, estando pois previamente preparada, não podendo assim ser preparada na escola, pois o material lá existente não permite a obtenção de uma solução precisa.

1ª Parte:

À medida que se ia adicionando, gota a gota, o titulante (NaOH), a cor inicial do titulado (HCl), ao qual foram previamente adicionadas 3 gotas de Fenolftaleína, ia alterando a sua cor, ganhando uma tonalidade carmim. Nas primeiras gotas, essa cor, no entanto, desaparecia, sendo que apenas se mantinha após algumas gotas de titulante.

O quadro seguinte refere-se aos valores do volume de titulante utilizado, para se atingir o ponto de equivalência da reacção.

Ensaio	Medição do volume de titulante
	Vi (mL)	Vf (mL)	Volume efectivamente utilizado (ΔV – mL)
1	0	20,40	20,40
2	0	20,30	20,30
3	-	-	-

2ª Parte: 

pH	Vad. NaOH/mL	pH	Vad. NaOH/mL
1,62	0,00	3,50	19,90
1,79	5,60	3,67	20,00
1,98	10,00	3,97	20,10
2,09	12,00	4,30	20,20
2,22	14,00	5,09	20,25
2,39	16,00	6,25	20,30
2,52	17,00	9,37	20,35
2,60	1750	9,95	20,45
2,69	18,00	10,61	20,60
2,78	18,50	11,13	21,00
2,95	19,00	11,58	22,00
3,16	19,50	11,79	23,00
3,29	19,70	12,00	25,00

Cálculos:

[NaOH] = 0,1 M

V= 25 mL

[HCl] = 0,05 M

V = 20 mL

Calcular o volume de NaOH

No ponto de equivalência:

n_B = n_A

como:  C=n/v  temos que:  [NaOH] x V_ef.gasto = [HCl] x V_HCl

0,1 X V_ef.gasto = 0,05 X 20 Û V_ef._gasto = 10 mL

Calcular a concentração inicial de HCl

Durante a titulação:

HCl(aq) 1 mol       +      NaOH(aq) 1 mol        →         H2O(l)      +       NaCl(aq)

n_HCl = n_NaOH

C_HCl X V_HCl = C_NaOH X V_NaOH → V_ef.gasto = 10 mL

C_HCl X 20 = 0,1 X 10 Û C_HCl = 0,05 M

Após a realização da experiência, e depois de feitos os cálculos, verificou-se que os volumes utilizados nos diferentes ensaios foram diferentes, embora se encontrassem dentro dos valores correctamente admissíveis. Estes valores representam aproximadamente o ponto de equivalência da reacção, que observamos a partir da mudança de cor do indicador adicionado ao titulado (Fenolftaleína) à medida que se foi adicionando o titulante (NaOH). Assim, a cor inicial da solução de HCl (titulado), foi substituída por uma cor carmim, cuja permanência nos acusa o ponto de equivalência.

O pH inicial da solução de HCl é baixo. À medida que adicionamos NaOH, o OH- reage com o ácido, e o pH começa a subir gradualmente. Perto do ponto de equivalência, a variação de pH com a adição de base é muito brusca e a curva de titulação torna-se praticamente vertical. Depois de todo o ácido ser consumido, a adição de mais base sobe o pH cada vez mais lentamente, até que o pH da solução seja semelhante ao da base.

Neste tipo de titulação (cuja reacção é completa), o ponto de equivalência é superior a 7, porque neste ponto a solução resultante da reacção entre titulante e titulado tem pH maior que 7, devido ao facto do sal formado (que está em solução aquosa) derivar do ácido fraco e da base forte. Foi também devido a isto que utilizamos a Fenoftaleína como indicador.

A reacção ocorrida pode ser representada pela seguinte equação química: HCl_(aq)+NaOH_(aq) à H2O_(l)+NaCl_(aq).

Anexos: Indicadores ácido-base

266 Visualizações 09/05/2020

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