Soluções: Como se Preparam?

Introdução teórica

Este relatório de foi realizado no âmbito disciplinar de Física e Química A, solicitado pela professora x, após a realização de uma aula prático-laboratorial acerca da preparação de soluções.

Em, primeiro lugar convém, então, salientar que o manuseamento de reagentes implica o conhecimento das normas de segurança a respeitar, bem como as propriedades próprias do soluto, que obrigam a procedimentos particulares, nomeadamente o uso de luvas e de bata.

O soluto que se utilizou nesta atividade prático-laboratorial é um composto denominado sulfato de cobre penta-hidratado, cuja fórmula química é CuSO₄.5H₂0. O Sulfato de Cobre (II) ou Sulfato Cúprico é um composto químico cuja fórmula molecular é: CuSO₄. Este sal existe sob algumas formas, que diferem pelo seu grau de hidratação. Deste modo, este é geralmente encontrado na sua forma penta-hidratada (CuSO₄.5H₂O), sendo um sólido cristalino, de cor azul-escura.

Portanto, nesta actividade laboratorial procedeu-se à diluição de uma concentração, procedimento este que consiste na adição de solvente a uma solução a fim de que se torne menos concentrada. Para isso, iniciou-se a noção de factor de diluição, ou por outras palavras, a relação entre o volume da solução diluída e o volume da solução mais concentrada de que se partiu.

Assim, tentámos aplicar os conhecimentos teóricos que adquirimos nas aulas relativos às soluções e às composições quantitativas.

Objetivos da Experiência

A presente atividade prático-laboratorial teve como objetivos centrais a:

. Preparação de uma solução inicial de sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO₄.5H₂O) de concentração 0,020 mol/dm³;

. Preparação de uma solução diluída de 50,0 ml a partir da solução anterior, com factor de diluição 4.

ATIVIDADE EXPERIMENTAL

MATERIAL, equipamento e REAGENTES:

Material laboratorial:

. Balança analítica de precisão ± 0,01g

. 2 Balões volumétricos de 50 ml;

. Vidro de relógio;

. Esguicho com água desionizada;

. Espátula;

. Pipeta volumétrica de 25 ml;

. Proveta de 25 ml;

Reagentes:

. Sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO₄.5H₂0).

Procedimento Experimental:

A. Pesagem do soluto:

1. Com a ajuda de uma espátula, colocou-se gradualmente o soluto no vidro de relógio.

2. Tentou obter-se um valor próximo do pretendido (2,50 g);

3. Não se retirou o excesso de sólido;

4. Registou-se o valor exacto da massa.

B. Dissolução do sal:

1. Adicionou-se cerca de 25 ml de Água desionizada ao copo que contém sal; agitou-se até completa dissolução;

2. Transferiu-se a solução para o balão volumétrico;

3. Lavou-se a vareta, o copo e o funil com pequenas porções de água desionizada e transferiu-se posteriormente estas águas de lavagem para o balão;

4. Adicionou-se água desionizada até ao traço de referência;

5. Agitou-se até homogeneizar;

6. Transferiu-se a solução para um frasco de vidro devidamente lavado e passado pela solução recém-preparada;

7. Rotulou-se o frasco, indicando a concentração exacta da solução, calculada a partir da massa utilizada.

C. Preparação de soluções diluídas de 50,0 ml de solução diluída a partir da solução anterior, de um factor de diluição 4.

1. Mediu-se com uma pipeta volumétrica 25 ml de solução anterior e transferiu-se para um Balão Volumétrico de 50 ml;

2. Adicionou-se água desionizada até ao traço de referência;

3. Agitou-se até homogeneizar;

4. Rotulou-se devidamente, indicando a sua concentração molar.

CÁLCULOS PRÉVIOS

Situação A: Preparação de uma solução inicial de sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO4.5H2O) de concentração 0,020 mol/dm3;

Dados:

. CuSO₄, 5H₂O

. V = 100 cm³= 100 ml

. C = 0.020 mol/dm³

1. Determinação da massa molar correspondente ao sulfato de cobre penta-hidratado:

M_R (CuSO₄.5H₂O) = Ar _(Cu) + Ar _(S) + Ar _(O) x 4 + Ar _(H)  10 + Ar _(O) x 5⇔ 

⇔ M_R (CuSO₄.5H₂O) = 63, 55 + 32,07 + 16,00 x 4 + 1,01  10 + 16,00 x 5

⇔ M_R (CuSO₄.5H₂O) = 63,55 + 32,07 + 64,00 + 10,10 + 80,00

⇔ M_R (CuSO₄.5H₂O) = 249,71

M (CuSO4.5H₂O) = 249,71 g/mol

2. Determinação da quantidade de soluto (n) na solução a preparar a partir da definição de concentração: C=n/v

C= 0,02 mol/dm3

V= 50 cm³

⇔ V = 50 x 10^-3 dm³

C=n/v ⇔

⇔ n = C x v         

⇔ n = 0,020 x (50  10^-3)

⇔ n = 0,001 mol

3. Cálculo da massa do soluto a partir da relação: m = n xM

m = n x M ⇔

⇔ m = 0,001 x 249,71

⇔ m = 2,50 g*

*Nota:

Nesta fase do trabalho experimental foi cometido um erro acidental, relativo ao cálculo da massa do soluto. O valor real é 0,25 g, pois 0,001 x 249,71= 0,25, mas devido a este erro obteve-se 2,50 g.

Deste modo e como o erro não foi solucionado a tempo da atividade, os resultados finais serão em função do valor da massa do soluto = 2,50 g.

Situação B: Preparação de uma solução diluída de 50,0 ml (50 cm3), a partir da solução anterior, com factor de diluição 4.

Dados:

. V_final (V_f) = 50,0 ml = 50,0 cm³;

. Factor de diluição = 4

. V_inicial= ?

1. Cálculo do volume inicial (Vi):

f =Vf / v_i ⇔

⇔ 4 = 50 / v_i

⇔ V_i = 50 / 4

⇔ V_i = 12.5 ml

Registo de resultados

Pesou-se a substância, numa Balança de precisão ± 0,01 g, a fim de se perfazer a massa de CuSO₄.5H₂O = 2,50 g.

Cálculos Finais

1. Cálculo da Concentração da solução final (cf.):

f = C_i / C_f  ⇔

⇔ C_f = 0,20 / 4  

⇔ C_f = 0,05 mol/dm³

Discussão de resultados

Para se realizar a discussão dos resultados obtidos, é necessária a observação destes dois diagramas de fluxo, relativos a esta atividade prático-laboratorial (Figs.1 e 2).

Fig.1: Preparação de soluções por diluição rigorosa.

Fig.2: Preparação de soluções a partir de soluções anteriores.

Em primeiro lugar, no meu entender, como diluição foi feita a partir duma solução realizada anteriormente a esta, poupou-se o soluto (CuSO4.5H2O) evitando gastos desnecessários, ou seja, não foi feita uma nova solução, mas sim aproveitou-se a solução já preparada para fazer uma diluição, como consta nos objectivos desta atividade.

Através da análise das Figuras1 e 2 e tendo em conta o erro de cálculo cometido nos cálculos prévios (massa do soluto) podem ser discutidos os seguintes aspectos:

. Os resultados que obtivemos variam minuciosamente conforme o erro do material utilizado e dos erros cometidos durante as medições pelo operador;

. Deve-se salientar ainda que há uma grande probabilidade de serem outros cometidos erros de leitura e observação, por exemplo quando se observa uma medida na vertical e não na horizontal, sendo a última a posição correcta

. A solução final ficou mais clara do que a inicial, visto que estava menos concentrada (pois é uma solução diluída;

Observações

Um dos pormenores que merece o meu destaque, pois se revelou importante no decurso da atividade laboratorial, é o devido conhecimento do método de observação correcta das medições aos olhos dos operadores, isto é, a realização de uma visualização correcta (Fig.3).

Fig.3: Esquema-síntese representativo da leitura correcta de medições aos olhos do operador.

É útil ainda referir as regras de segurança a ter com o CuSO₄.5H₂O (sulfato de cobre pentahidratado):

. Manter fora do alcance das crianças;

. Nocivo por ingestão;

. Irritante para os olhos e para a pele;

. Usar bata e luvas de protecção.

Conclusões

Na actividade prático-laboratorial, testámos dois tipos de soluções: concentradas e diluídas. Assim, quanto maior for a quantidade de soluto presente num dado volume de solução, maior é a sua concentração. Por isso, nas soluções mais concentradas existe maior quantidade de soluto do que nas soluções diluídas, para um mesmo volume de solução.

Nas atividades laboratoriais que foram efectuadas, o soluto utilizado foi o Sulfato de Cobre pentahidratado (CuSO₄. 5H₂O). Pode concluir-se, então, que a cor deste mesmo na solução inicial, era mais forte, visto ser a mais concentrada e, mais clara, na solução final, visto que sofreu um processo de diluição

Por fim, avalio positivamente o trabalho do meu grupo, ao longo deste processo, pois apesar do erro de cálculo cometido no inicio da actividade prático-laboratorial, conseguimos superar todos os desafios e objectivos propostos e adquirir, experiência laboratorial principalmente ao nível de manuseamento de materiais e ao aprofundamento do conhecimentos dos distintos métodos de preparação de soluções.

Referências Consultadas

. http://www.pdamed.com.br/diciomed/pdamed_0001_15253.php

. http://fq.no.sapo.pt/download/Tiago_Afonso_TLQ10_%20Solucoes_e_
diluicoes.pdf

. http://users.prof2000.pt/users/norberto/Amadora_02_03/10_ANO/TURMA
_4_e_8/Activ_Experi/Fotos/Solucoes/prepa_solucoes.htm

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