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Tatiana Rodrigues

Escola

Escola Básica e Secundária Sidónio Pais

Soluções a partir de solutos sólidos (Atividade Laboratorial)

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Resumo do trabalho


Atividade Laboratorial 2.2 e 2.3 Soluções a partir de solutos sólidos Diluição de soluções

Objetivo:

Esta atividade experimental tem como objetivo preparar uma solução aquosa de sulfato de cobre (II) penta-hidratado com um volume de 100 𝑚𝑙 e com uma concentração de 0,100 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚! (preparar uma solução aquosa a partir de um soluto sólido) e, em seguida, realizar a sua diluição e determinar a concentração da solução diluída com fatores de diluição iguais a 5 e 10 (diluição de soluções).

Material /Reagentes:

Material:

  • Balança analitica com uma incerteza de ±0,01 𝑔
  • Copo de precipitação
  • Vareta de vidro
  • Funil
  • Espátula
  • Conta-gotas
  • Pompete
  • Esguicho de água desionizada
  • 3 balões volumétricos de 100 𝑚𝑙 com uma incerteza de ±0,08𝑚𝑙
  • Frasco bem limpo e seco para guardar a solução preparada
  • Duas pipetas graduadas de 10𝑚𝑙 e 20𝑚𝑙 de acordo com o volume a retirar da solução mãe (calculado a partir do fator de diluição) com incerteza de ±0,04

Reagentes:

  • Sulfato de cobre (ll) penta-hidratado (𝐶𝑢𝑆𝑂!. 5𝐻!𝑂) - soluto

Procedimento experimental:

Soluções a partir de solutos sólidos (atividade laboratorial 2.2)

  1. Calcular a massa molar do soluto – sulfato de cobre (II) penta-hidratado – a partir da fórmula química que está escrita no rótulo do frasco que o contém.
  2. Determinar a massa, m, de soluto a dissolver com base na concentração e no volume da solução que se pretende preparar.
  3. Medir a massa de soluto calculada em 2., com base na incerteza da balança, retirando-a com o auxílio de uma espátula, para um copo de precipitação que se encontra em cima do prato da balança.
  4. Adicionar ao soluto um pouco de água desionizada e agitar com a vareta de vidro, de modo a dissolver o mais possível do soluto (A).
  5. Colocar o funil e o respetivo suporte na boca do balão volumétrico e, com a ajuda da vareta transvasar a solução para dentro do balão (B).
  6. Lavar o copo de precipitação com um pouco mais de água desionizada e transvasar de novo essa solução para dentro do balão volumétrico.Repetir este processo tantas vezes quanto as necessárias, de modo quenão reste soluto no copo de precipitação. Atenção: o volume total desolução a transvasar deve ser inferior ao volume do balão volumétrico.
  7. Rolhar e agitar o balão para proceder à homogeneização da solução (C).
  8. Uma vez terminada a dissolução, acrescentar água desionizada ao balão:primeiro com o esguicho até perto do traço de referência e, em seguida, com um conta-gotas até ao traço de referência.
  9. Por fim, rolhar de novo o balão e agitar para voltar a proceder à homogeneização da solução.
  10. Enxaguar o frasco que vai recolher a solução com um pouco desta e escorrê-lo.
  11. Transvasar a solução para o frasco com o auxílio do funil, tapá-lo e rotulá-lo. O rótulo deve de indicar:
  • O nome e a fórmula do soluto;
  • A concentração da solução;
  • A data de preparação;
  • O nome do preparador ou do grupo de trabalho;
  • Quaisquer outras indicações consideradas necessárias.

tab1

Diluição de soluções (atividade laboratorial 2.3)

  1. Calcular o volume V1, a retirar da solução preparada na Atividade Laboratorial 2.2 para obter 100 ml de solução diluída, considerando o fator de diluição 5.
  2. Ulilizar uma pipeta e respetiva pompete para transvasar o volume da solução, calculado no número anterior, do frasco que contém a solução de partida (A) para um balão volumétrico de 100 mL (B).
  3. Acrescentar água desionizada ao balão, primeiro com o esguicho até perto do traço de referência (C) e, em seguida, com um conta-gotas até ao traço de referência (D).
  4. Rolhar e agitar o balão para homogeneizar a solução.
  5. Acertar, se necessário, o menisco ao traço de referência.
  6. Enxaguar o frasco que vai recolher a solução preparada com um poucodesta e escorrê-lo.
  7. Transvasar a solução para o frasco, tapá-lo e rotulá-lo convenientemente.
  8. Calcular o volume V2, a retirar da solução preparada na Atividade Laboratorial 2.2 para obter 100 mL de solução diluída, considerando o fator de diluição 10.
  9. Repetir os procedimentos de 2. a 7

tab2

Cuidados a ter/regras de segurança:

O sulfato de cobre(II) penta-hidratado não é uma substância que exija cuidados especiais para além dos usuais no laboratório de Química: luvas, bata e óculos de segurança. Contudo, em caso de inalação deve retirar-se para um local ventilado; em caso de contacto com a pele, deve lavar com água; em caso de contacto com os olhos deve lavar com água e em caso de ingestão e mal-estar deve consultar um médico.

Durante a medição da massa do soluto, não se deve colocar a amostra diretamente sobre o prato da balança, mas dentro de um recipiente limpo e seco (o recipiente deve estar à temperatura ambiente, porque o corpo ou material aquecido provoca correntes de ar que introduzem erros na pesagem). Deve-se evitar vibrações na mesa ou na bancada onde se encontra a balança.

É importante lavar o copo de precipitação (ponto 6 do procedimento de soluções a partir de solutos sólidos) com água desionizada para que não reste soluto no mesmo, de modo a não afetar a quantidade de soluto existente na solução.

Depois de proceder à homogeneização da solução (ponto 7 e 8 do procedimento de soluções a partir de solutos sólidos;ponto 4 do procedimento de diluição de soluções) deve-se verificar se existem bolhas de ar. Caso estas existam deve-se dar umas batidas no corpo do balão volumétrico até que as bolhas desapareçam (a presença de bolhas poderá afetar a medição do volume da solução). Quando se enche o balão volumétrico com água desionizada a partir do esguicho, este deve ter a ponta por onde sai a água encostada à parede do balão, evitando assim o aparecimento de bolhas.

Deve-se ter cuidado ao efetuar a leitura do nível de líquido no colo do balão de modo a medir corretamente o volume de solução aquosa, tanto no balão volumétrico como na pipeta graduada para não se cometer erros de paralaxe (erros associados à incorreta posição do observador).

Registo de dados e observações:

tab3

Quando se adicionou água desionizada ao soluto sólido, preparou-se uma solução aquosa. Durante essa preparação verificou-se uma mudança de cor para azul marinho (cor do sulfato de cobre).

tab4

1º Registar os dados que já nos são fornecidos:

  • 𝑀(𝐶𝑢𝑆𝑂4. 5𝐻2𝑂 = 249,69 𝑔/𝑚𝑜𝑙 (valor escrito no rótulo do frasco do soluto)
  • 𝑐 = 0,100 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3 (valor escrito no rótulo do frasco do soluto)
  • 𝑉final = 100 𝑚𝑙 = 0,100 𝑑𝑚3 (volume medido pelo balão volumétrico)

2º Calcular a quantidade de soluto que deve existir na solução, atendendo ao volume e à concentração pretendidas:

𝑐 = 𝑛 / 𝑉 ⇔ 𝑛 = 𝑐×𝑉 ⇔ 𝑛 = 0,100×0,100 ⇔ 𝑛 = 0,0100 𝑚𝑜𝑙

3º Calcular a massa de soluto (𝐶𝑢𝑆𝑂4. 5𝐻2𝑂) a medir, atendendo à quantidade de soluto já calculada e à massa molar (M) do soluto:

𝑛 = 𝑚/𝑀 ⇔ 𝑚 = 𝑛×𝑀 ⇔ 𝑚 = 0,0100×249,69 ⇔ 𝑚 = 2,50𝑔

Diluição de soluções (atividade laboratorial 2.3)

1º Registar os dados que já nos são fornecidos (atividade 2.2):

  • 𝑐 = 0,100 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3 (valor escrito no rótulo do frasco do soluto)
  • 𝑉final = 100 𝑚𝑙 (volume medido pelo balão volumétrico)

2º Calcular o volume (𝑉1) a retirar da solução-mãe, considerando o fator de diluição, f, igual a 5:

  • 𝑓 = 𝑉final/𝑉1 ⇔ 5 = 100/𝑉1 ⇔ 𝑉1 = 100/5 ⇔ 𝑉1 = 20 𝑚𝑙

3º Calcular o volume (𝑉2) a retirar da solução-mãe, considerando o fator de diluição, f, igual a 10:

  • 𝑓 = 𝑉final/𝑉2 ⇔ 10 = 100/V2 ⇔ 𝑉2 = 100/10 ⇔ 𝑉2 = 10 𝑚𝑙

Resultados obtidos:

Soluções a partir de solutos sólidos (atividade laboratorial 2.2)

tab5

Diluição de soluções (atividade laboratorial 2.3)

tab6

Durante a realização da atividade poderão ter ocorrido algumas discrepâncias durante a medição das grandezas, uma vez que os equipamentos usados tem uma certa sensibilidade: balança analítica com uma incerteza de ±0,01 𝑔; balões volumétricos de 100 𝑚𝑙 com uma incerteza de ±0,08 𝑚𝑙.

• Erros associados à medição da massa do soluto na balança:

Nesta parte da atividade foi necessário calcular a massa de soluto necessária para se poder obter uma solução aquosa de sulfato de cobre (II) penta-hidratado (𝐶𝑢𝑆𝑂!. 5𝐻!𝑂) com um volume de 100 𝑚𝑙 e com uma concentração de 0,100 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚!. Primeiro procedeu-se à medição indireta (medir através de cálculos) do soluto:

𝑀(𝐶𝑢𝑆𝑂4. 5𝐻2𝑂) = 249,69 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝑐 =𝑛/𝑉 ⇔ 𝑛 = 𝑐×𝑉 ⇔ 𝑛 = 0,100×0,100 ⇔ 𝑛 = 0,0100 𝑚𝑜𝑙

𝑛 = 𝑚/𝑀 ⇔ 𝑚 = 𝑛×𝑀 ⇔ 𝑚 = 0,0100×249,69 ⇔ 𝒎 = 𝟐, 𝟓𝟎 𝒈

De seguida, procedeu-se à medição direta (ato de medir) do soluto. É nesta altura que a medição pode ser afetada, ou por movimento brusco do operador sobre a mesa onde se encontra a balança, ou por movimentos bruscos de vento que poderão afetar a pesagem do soluto.

• Erros associados à lavagem do copo de precipitação:

Quando se lava o copo de precipitação com água desionizada para que não reste soluto no mesmo, (para não afetar a quantidade de soluto existente na solução) poderá ter restado um pouco de soluto no copo de precipitação, o que irá diminuir a quantidade de soluto na solução e aumentar a sua concentração.

• Erros associados á medição de volume no balão volumétrico:

Na realização desta atividade usou-se um balão volumétrico para medir o volume da solução, uma vez que é um dos aparelhos usados para medidas rigorosas (tem menor incerteza). Os balões volumétricos têm um traço de referência na zona tubular, indicativo do nível a que deve ficar o líquido a medir para que se tenha o volume correspondente à capacidade do balão.

A superfície livre de um líquido contido num instrumento de medida apresenta-se sempre ligeiramente encurvada na periferia devido à tensão superficial. A leitura deverá ser feita de modo que a direção do olhar coincida com a linha tangente à parte interna do menisco (A). Sempre que a direção do olhar não coincide com a linha tangente ao menisco cometem-se erros de paralaxe (B). Uma leitura incorreta do volume levará a resultados diferentes de volume e concentração, afetando a atividade.

tab7

Durante a homogeneização da solução, poderão formar-se bolhas de ar. Apesar das tentativas para fazer desaparecer as bolhas de ar (dando batidas no corpo do balão volumétrico e na pipeta graduada) poderão ter ficado alguma(s) bolha(s) de ar.

Na realização da atividade 2.3 não se respeitou o protocolo, isto porque, se usou uma pipeta graduada em detrimento da pipeta volumétrica por falta desta. É muito importante mencionar este facto, uma vez que, o uso da pipeta graduada torna o resultado menos rigoroso. Isto deve-se ao facto de a pipeta graduada ter uma menor incerteza em relação à pipeta volumétrica; e quanto menor a incerteza “pior” é o resultado da atividade. Apesar do sucedido os resultados foram os esperados.

Diluir uma solução aquosa consiste em diminuir a sua concentração, por adição de mais água desionizada. Sendo assim, para duas soluções com o mesmo volume, mas com quantidades diferentes de soluto, a que tem uma maior quantidade de soluto é a solução mais concentrada. Notou-se uma diferença bastante notória da solução mãe (solução preparada na atividade 2.2) para as soluções diluídas. Essa diferença está na intensidade da cor da solução: a solução-mãe, que estava mais concentrada, tinha como cor um azul-marinho muito intenso; a solução diluída com fator de diluição igual a 5 tinha uma cor menos intensa que a solução mãe, uma vez que se diminui a concentração; a solução diluída com fator de diluição igual a 10 tinha uma cor menos intensa que a solução-mãe e do que a solução diluída com fator de diluição igual a 5, devido à diminuição do fator de diluição. Verifica-se assim que quanto maior o fator de diluição de uma solução menor é a sua concentração e a intensidade da cor.

Conclusão:

No final desta atividade conseguimos cumprir o objetivo: preparou-se uma solução aquosa de sulfato de cobre (II) penta-hidratado (𝐶𝑢𝑆𝑂!. 5𝐻!𝑂) com um volume de 100 𝑚𝑙 e com uma concentração de 0,100 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚!; preparou-se duas soluções diluídas (ambas com 100 𝑚𝑙) tendo como fatores de diluição o 5 e o 10.

Esta atividade permitiu-nos: concluir que quanto mais concentrada é uma solução mais intensa é a sua cor; aprendemos a manusear corretamente os instrumentos de laboratório; aprendemos como se prepara uma solução a partir de um soluto sólido e como preparar a diluição de uma solução.

Bibliografia:

  • Caderno de atividades laboratoriais; novo JOGO DE PARTÍCULAS; Física e Química A; Química – 10ºano | Autoras: maria da Conceição Dantas; Marta Duarte Ramalho | Editor: Texto Editores, Lda.
  • https://www.slideshare.net/Ruben1021/preparao-e-diluio-de-solues
  • https://ctne.fct.unl.pt/pluginfile.php/17439/mod_folder/content/0/Q10_Preparacao_de_solucoes_a_partir_de_soluto_solido.pdf?forcedownload=1 solucoes a partir de solutos solidos



59 Visualizações 12/06/2019