CONTEXTUALIZAÇÃO
Quem pesa mais: um quilo de ferro ou um quilo de algodão? Isso mesmo, ambos têm massas iguais, porém 1 kg de algodão ocupa um volume muito maior quando comparado ao ferro. Essa relação de massa e volume de um corpo é conhecida como densidade.
d = m / V
A massa de um corpo pode ser determinada por diversas unidades diferentes, como quilograma, grama, tonelada etc. Isso também se aplica para determinar o volume utilizando as unidades de cm3, m3, L, mL, dentre outros. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, deveríamos usar as unidades quilograma (kg) e metro cúbico (m3) para determinar a densidade, porém nem sempre essas unidades são as mais convenientes. Logo, pode-se usar as seguintes combinações de unidades para determinação da densidade: g/cm3, g/L, kg/mL etc.
A densidade é uma propriedade muito importante nas rotinas de laboratório, pois, a partir dela, pode-se caracterizar e identificar substâncias, bem como avaliar seu grau de pureza, promover a separação de misturas baseando-se na densidade dos materiais, dentre vários outros processos.
Considere a seguinte situação hipotética:
Você está concorrendo a uma vaga em um grande laboratório de pesquisa e precisará passar por um teste prático. O teste recebido consiste na determinação da densidade do vinagre e a acidez total de uma amostra de vinagre. Para tal processo, você utilizou os materiais: balão volumétrico de 25 mL, balança semi-analítica, vinagre comercial, conta-gotas, um Erlenmeyer de 250 mL, bureta de 25 mL, solução padrão secundário de NaOH, garra metálica, suporte universal, pipeta de 2 mL, pipetador, fenolftaleína, béquer de 50 mL e água destilada.
Você começou o experimento e, inicialmente, constatou que o balão volumétrico de 25 mL vazio possuía uma massa de 24,834 g e, com a amostra de vinagre, sua massa passou a ser de 49,872 g. Em seguida, com todos os aparatos montados, você preencheu a bureta de 25 mL com a solução titulante (padrão secundário de NaOH) de concentração 0,098 mol/L. Transferiu 2,00 mL da amostra de vinagre para um Erlenmeyer de 250 mL, acrescentou 50 mL de água destilada e três gotas de indicador de fenolftaleina e homogeneizou a solução. Colocou o Erlenmeyer sob a bureta e escoou a solução titulante, gota a gota até a mudança de coloração. O volume de titulante gasto na solução foi 14,15 mL.
Obs.: de acordo com o rótudo do vinagre, o teor de ácido acético é 4,2% (m/m).
DESENVOLVENDO O TRABALHO
Com os dados em mãos, você é capaz de determinar o que se pede no teste. Mostre todos os cálculos.
1. QUAL é a massa do vinagre?
2. QUAL é a densidade da solução (vinagre), em g/mL?
3. ESCREVA a reação química balanceada que ocorre durante o processo de titulação.
4. QUAL é a massa experimental de ácido acético no vinagre?
5. QUAL é a porcentagem (m/m) experimental de ácido acético encontrado no vinagre?
6. QUAL é a função da fenolftaleína no experimento?
Quem pesa mais: um quilo de ferro ou um quilo de algodão? Isso mesmo, ambos têm massas iguais, porém 1 kg de algodão ocupa um volume muito maior quando comparado ao ferro. Essa relação de massa e volume de um corpo é conhecida como densidade.
d = m / V
A massa de um corpo pode ser determinada por diversas unidades diferentes, como quilograma, grama, tonelada etc. Isso também se aplica para determinar o volume utilizando as unidades de cm3, m3, L, mL, dentre outros. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, deveríamos usar as unidades quilograma (kg) e metro cúbico (m3) para determinar a densidade, porém nem sempre essas unidades são as mais convenientes. Logo, pode-se usar as seguintes combinações de unidades para determinação da densidade: g/cm3, g/L, kg/mL etc.
A densidade é uma propriedade muito importante nas rotinas de laboratório, pois, a partir dela, pode-se caracterizar e identificar substâncias, bem como avaliar seu grau de pureza, promover a separação de misturas baseando-se na densidade dos materiais, dentre vários outros processos.
Considere a seguinte situação hipotética:
Você está concorrendo a uma vaga em um grande laboratório de pesquisa e precisará passar por um teste prático. O teste recebido consiste na determinação da densidade do vinagre e a acidez total de uma amostra de vinagre. Para tal processo, você utilizou os materiais: balão volumétrico de 25 mL, balança semi-analítica, vinagre comercial, conta-gotas, um Erlenmeyer de 250 mL, bureta de 25 mL, solução padrão secundário de NaOH, garra metálica, suporte universal, pipeta de 2 mL, pipetador, fenolftaleína, béquer de 50 mL e água destilada.
Você começou o experimento e, inicialmente, constatou que o balão volumétrico de 25 mL vazio possuía uma massa de 24,834 g e, com a amostra de vinagre, sua massa passou a ser de 49,872 g. Em seguida, com todos os aparatos montados, você preencheu a bureta de 25 mL com a solução titulante (padrão secundário de NaOH) de concentração 0,098 mol/L. Transferiu 2,00 mL da amostra de vinagre para um Erlenmeyer de 250 mL, acrescentou 50 mL de água destilada e três gotas de indicador de fenolftaleina e homogeneizou a solução. Colocou o Erlenmeyer sob a bureta e escoou a solução titulante, gota a gota até a mudança de coloração. O volume de titulante gasto na solução foi 14,15 mL.
Obs.: de acordo com o rótudo do vinagre, o teor de ácido acético é 4,2% (m/m).
DESENVOLVENDO O TRABALHO
Com os dados em mãos, você é capaz de determinar o que se pede no teste. Mostre todos os cálculos.
1. QUAL é a massa do vinagre?
2. QUAL é a densidade da solução (vinagre), em g/mL?
3. ESCREVA a reação química balanceada que ocorre durante o processo de titulação.
4. QUAL é a massa experimental de ácido acético no vinagre?
5. QUAL é a porcentagem (m/m) experimental de ácido acético encontrado no vinagre?
6. QUAL é a função da fenolftaleína no experimento?
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Lista de comentários
Massa do vinagre = Massa do balão com vinagre - Massa do balão vazio
Massa do vinagre = 49,872 g - 24,834 g
Massa do vinagre = 25,038 g
2. A densidade da solução (vinagre) pode ser calculada usando a fórmula:
Densidade (g/mL) = Massa do vinagre (g) / Volume do vinagre (mL)
Como o volume do vinagre utilizado foi de 25 mL (balão volumétrico), a densidade será:
Densidade = 25,038 g / 25 mL
Densidade ≈ 1,001 g/mL
3. A reação química balanceada que ocorre durante o processo de titulação é a seguinte:
CH3COOH (ácido acético) + NaOH (hidróxido de sódio) → CH3COONa (acetato de sódio) + H2O (água)
4. Para calcular a massa experimental de ácido acético no vinagre, utilize a equação estequiométrica da reação:
A massa de ácido acético (CH3COOH) é igual à massa de acetato de sódio (CH3COONa) formada na reação.
Volume de titulante usado = 14,15 mL = 0,01415 L (convertido para litros)
Mol de NaOH = Concentração x Volume em litros
Mol de NaOH = 0,098 mol/L x 0,01415 L ≈ 0,0013859 mol
Mol de CH3COOH = Mol de NaOH (porque a proporção estequiométrica é 1:1)
Massa de CH3COOH = Mol de CH3COOH x Massa molar de CH3COOH
Massa molar de CH3COOH = 60,05 g/mol (massa molar do ácido acético)
Massa de CH3COOH ≈ 0,0013859 mol x 60,05 g/mol ≈ 0,08338 g
5. A porcentagem (m/m) experimental de ácido acético encontrado no vinagre pode ser calculada usando a fórmula:
Porcentagem (m/m) de ácido acético = (Massa de CH3COOH / Massa do vinagre) x 100
Porcentagem (m/m) de ácido acético = (0,08338 g / 25,038 g) x 100 ≈ 0,3327 %
6. A fenolftaleína é um indicador de pH que muda de cor em uma faixa específica de pH, geralmente entre pH 8 e 10. No experimento, a fenolftaleína é utilizada como indicador para mostrar o ponto final da titulação. No início da titulação, o vinagre é ácido (pH baixo) e a solução é incolor. À medida que a base (NaOH) é adicionada e reage com o ácido acético do vinagre, o pH aumenta, alcançando o ponto final da titulação, onde a solução muda de incolor para rosa, indicando que todo o ácido acético foi neutralizado pela base. Esse ponto é importante para determinar a quantidade exata de ácido acético presente na amostra de vinagre.