Aula 5 Tópicos Em Preparo de Soluções
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QUMICA E BIOQUMICA APLICADA
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PREPARO DE SOLUES Curso Tcnico de Biotecnologia
Prof. Juliana Barbosa e Amauri SouzaQumica e Bioqumica Aplicada
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1.1 Expresso da Concentrao e Preparo de Solues Utilizadas na Anlise de Alimentos
1.1.1 Sntese de conceitos fundamentais em qumica
tomo
Menor parte de um elemento que pode existir em uma troca qumica.
nmero atmico Z = nmero de prtons
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Molculas
Formadas por associao de tomos de um mesmo Elemento ou de diferentes elementos qumicos
Peso molecular = soma dos pesos atmicos dos respectivos tomos = molcula grama
tomo Grama
Um tomo grama de qualquer elemento contm um nmero de tomos igual ao nmero de Avogrado (N = 6.023 X 1023)
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tomo Grama
Como a massa de um nico tomo extremamente pequena, o nmero de tomos em um tomo grama de qualquer elemento muito grande.
Um tomo grama de qualquer elemento contm um nmero de tomos igual ao nmero de Avogrado (N = 6.023 X 1023)
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Mol
O mol de uma substncia pura definido como a quantidade da substncia igual ao seu peso molecular.
Utilidade:
As unidades do mol ou molcula grama so muito teis para o clculo de concentrao de solues e na estequiometria de reaes qumicas.
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Equivalente grama
massas que equivalem em uma reao qumica
Substncias no oxidantes e no redutoras
equivalente grama consiste na relao entre a massa molecular e o nmero total de oxidao dos radicais que reagem
cidos consiste no nmero total de oxidao de H+
bases nmero total de OH-
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Equivalente-grama (E) de um elemento qumico o quociente do tomo-grama (A) pela valncia (v) do elemento.
E = A/vExemplo:
Para o Sdio (Na) = 23g/1 = 23g
Para o cido sulfrico - H2SO4
E = mol1 / x = 98g / 2 = 49g ( 2 hidrognios cidos)
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Para o cido sulfrico - H2SO4
E = mol1 / x = 98g / 2 = 49g ( 2 hidrognios cidos) Equivalente-grama (E) de um cido a relao entre a molcula-grama ou mol (mol1) do cido e o nmero de hidrognios cidos ou ionizveis (x).
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Para substncias oxidantes ou redutora, o equivalente grama consiste na relao entre a massa molecular e a variao total do nmero de oxidao por frmulaEquivalente-grama (E) de um oxidante ou redutor o quociente da molcula-grama ou mol (M) da substncia pela variao total () de seu nmero de oxidao.
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Densidade
Quantidade de massa por unidade de volume de uma substncia.
Saturao de uma soluo
Concentrao mxima de um soluto em um determinado solvente a uma temperatura definida.
Na prtica, se visualiza o ponto de saturao de uma soluo quando comea a se depositar o soluto, sem que haja mais a sua dissoluo
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1.1.2 Principais expresses de concentraes de solues de uso laboratorial
Molaridade
A unidade molar (M) definida como nmero de moles de uma substncia presente em 1000 mL de soluo.
Portanto, uma soluo 1 M contm 1 mol de uma substncia em 1L de soluo.
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Molaridade
Ex: Em 250 mL de soluo contendo 10 g de cloreto de clcio (CaCl2), tem-se:
1M ______ 111g de CaCl2______1000mL soluo 1M_______ xg ________250mL soluo
1M _______27,75 g de CaCl2_______250 mL soluo xM _______10g CaCl2 ____________ 250 mL soluo X= 0,36 M, que corresponde a 10g de CaCl2 em 250 mL
Portanto, 10g de cloreto de clcio contidos em 250 mL de soluo correspondem a 0,36M.
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Normalidade
A unidade normal (N) a quantidade (nmero) de equivalentes gramas presentes em 1000mL de soluo.
Ex. Em 250 mL de soluo contendo 10 g de cloreto de clcio (CaCl2), tem-se:
Soluo 1N _______ 1 eq.g de CaCl2______ 1000mL soluo (por definio) 1N ________55,5 g CaCl2 _________1000mL1N ________xg CaCl2_____________250 mL soluo1N ________13,875 g CaCl2 ________250mL soluoxN ________10g CaCl2 ____________250 mL soluoX= 0,72N, que corresponde a 10g de CaCl2 em 250 mL soluo.
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Porcentagem
- Expressa a quantidade relativa por cento.
Percentual m/m
Relaciona as gramas da substncia contidas em 100g da soluo.
Percentual m/v
Expressa gramas da substncia em 100 mL da soluo.
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Porcentagem
Percentual v/v
Significa volume (mL) da substncia (lquida) em 100 mL da soluo.
Percentual v/m
Expressa volume (mL) da substncia (lquida) em 100 g da soluo
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Partes por milho (ppm)
Expressa relaes de partes em 1 milho de partes
quantidades dos componentes presentes so muito pequenas
Ex. Em 250 mL de soluo contendo 0,01 mL de lcool, sua concentrao em ppm seria:1 ppm igual a 1 parte em 1 milho de partes
0,01 mL de lcool _______________ 250 mL soluo x mL lcool ___________________1x 106 mL soluoPortanto tem-se, 40 mL de lcool/ 1x 106 mL soluo, que significa 40 ppm
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Partes por bilho (ppb)
Expressa relaes de partes em 1 bilho; 1ppb equivale a 1 parte em 1 bilho de partes
Ex. Em 250 mL de soluo contendo 0,01mL de lcool, corresponde a:1 ppb igual a 1 parte em 1 bilho de partes
0,01 mL de lcool _______________ 250 mL soluo x mL lcool ___________________1x 109 mL soluoPortanto tem-se, 40.000 mL de lcool/ 1x 109 mL soluo, o que corresponde a 40.000 ppb
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Expresses de propores (x + y ou x:y)
Indicam que o primeiro numeral refere-se ao volume do solvente ou soluo utilizado, e o segundo ao volume de diluente da preparao.
Ex. cido clordrico 1+2 ou 1:2
1 volume de cido foi diludo com 2 volumes de gua.
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Expresses de propores (x + y ou x:y)
Ex. Ao adicionar-se soluo de cido clordrico 0,1N em gua, em um total de 250 mL de soluo, na proporo de 2+3 ou 2:3, tem-se
250 mL _______________ 5 partes (2+3)X mL _________________ 1 parte
Assim, 1 parte corresponde a 50 mL; portanto, nos 250 mL de soluo final, tem-se 100 mL (2 partes) de soluo de cido clordrico e 150 mL (3 partes) de gua.
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Fator de diluio
Expressa o grau de diluio de um determinado extrato ou soluo
Ex. Suponha-se que nos 10 mL de extrato tem-se 10 mg de componente desejado, assim:
10 ml extrato ____10 mg do componente, ou seja, tem-se 1 mg do componente/ mL do extrato
Ao retirar-se 1 mL do extrato, retira-se 1 mg do componente que ao completar o volume para 10 mL, permanecer 1mg do componente em 10mL de soluo;
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Fator de diluio
Portanto tem-se 1mg/ 10mL ou 0,1 mg/ mL de extrato
Pela relao da quantidade do componente por mL de soluo inicial e aps a diluio (final), tem-se 10mg/1 mg = 10, que corresponde ao grau (fator) de diluio
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1.1.3 Preparo de solues
Preparo:
Adio de um determinado componente de alto grau de pureza (soluto)
Em recipiente adequado (balo volumtrico)
Completando o volume com um solvente
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1.1.3 Preparo de solues
Processos de preparao de solues em laboratrio:
A partir de substncias slidas
A partir de solues previamente preparadas
A partir de solues concentradas
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de substncias slidas
Pesa-se a quantidade de slido desejado (soluto)
Balo volumtrico
Adio de parte do solvente Agitao
Completa-se o volume com o solvente
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de substncias slidas
Para preparar 500mL de soluo de cloreto de magnsio (MgCl2) 0,15N
1N ___________46,61 g___________1000mL0,15N _________ xg ______________ 1000mL
xg = 6,99 g MgCl2_________________1000mLX_________ 500mLx = 3,50g * Assim pesa-se 3,50 g de MgCl2, coloca-se em balo volumtrico de 500mL, adiciona-se cerca de 200 mL de gua dissolve-se e completa-se o volume de 500 mL de gua
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de solues previamente preparadas
Soluo previamente preparada e de concentrao conhecida
Calcula-se a quantidade em equivalentes gramas que precisa para preparar a soluo desejada
Retira-se o volume necessrio da soluo
Balo volumtrico
Completa-se o volume com solvente
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de solues previamente preparadas
Ex. Se no laboratrio tem uma soluo preparada de hidrxido de brio Ba(OH)2 1N (soluo A). A partir desta soluo se deseja preparar 100 mL de soluo de hidrxido se brio a 0,05 N (soluo B)
Inicialmente calcula-se quantos eq.g de Ba(OH)2 precisam para se preparar a soluo (B):
1N __________ 1 eq.g de Ba(OH)2 _____ 1000mL0,05 N _______0,05 eq. g_____________1000mL x eg. g________________100mLx= 0,005 eq.g __________100mL
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de solues previamente preparadas
Assim, calcula-se qual o volume correspondente na soluo (A) que contenha os 0,005 eq.g necessrios para preparar a soluo (B).
1N _______ 1 eq.g Ba(OH)2 __________ 1000mL soluo 0,005 eq.g Ba(OH)2 _____x mL soluox mL= 5 mL de soluo
Assim, retira-se 5 mL de soluo (A), a qual contem 0,005 eq.g de Ba(OH)2, coloca-se em balo volumtrico de 100mL e completa-se o volume com gua destilada, para se obter a soluo 0,05 N (soluo B).
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de solues concentradas
Quando se tem a concentrao do soluto (%) e a densidade da soluo
Preparo de solues a partir de cidos e bases concentrados.
Ex. Preparar 500mL de soluo de cido sulfrico (H2SO4) 0,1N a partir de soluo concentrada de cido sulfrico ( conc. 97% , densidade = 1,840 g.mL -1)
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de solues concentradas
Inicialmente se calcula quantos equivalentes gramas de cido devem estar contidos nos 500 mL de soluo de cido sulfrico a 0,1N
0,1 N ___________0,1 eq.g de H2SO4 _______ 1000 mL x eq.g H2SO4 __________ 500 mL
Portanto:
0,1 N _________ 0,05 eq.g de H2SO4 ___500 mL soluo
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de solues concentradas
Assim, nos 500 mL de soluo de 0,1 N precisa-se de 0,05 eq. g de H2SO4 que deve ser oriundo da soluo concentrada de H2SO4
Na soluo concentrada tem-se:
1,840g de soluo ________ 1 mL de soluo ( densidade = 1,840 g. mL-1)
Nessa massa de soluo deve-se calcular a massa de cido sulfrico1,840 g de soluo __________________ 100% da massaxg _______________________97% da massa de cido
H2SO4
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de solues concentradas
Portanto, em 1,840 g de soluo se tem 1,7848 g de cido sulfrico.
Ento:
1,840g de soluo _________1,784 g (0,03642 eq.g) de cido sulfrico _________ 1 mL de soluo
Como precisa-se de 0,05 eq.g de cido na soluo que se deve preparar: 0,03642 eq.g de cido ________ 1 mL soluo0,05 eq.g de cidos __________ x mL de soluo
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1.1.3 Preparo de solues
A partir de solues concentradas
x mL = 1,37 mL de soluo concentrada
Portanto, retira-se 1,37 mL da soluo concentrada, coloca-se em balo volumtrico de 500 mL e adiciona-se gua at completar o volume, para se obter a soluo 0,1N.
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1.1.4 Padronizao de solues
* Utilizada quando a concentrao final da soluo no equivale a desejada:
- higroscopicidade- volatibilidade (tempo) - erros de pesagem
Padronizao :
Correo da concentrao, tentando traduzir a concentrao real,utilizando-se de outras solues previamente padronizadas ou que possuam maior estabilidade durante sua preparao.
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1.1.4 Padronizao de solues
Para se calcular a concentrao real de uma soluo, se utiliza a proporo estequiomtrica, levando-se em considerao que:
1 equivalente grama de uma substncia reage com 1 equivalente grama da outra substncia, resultando em 1 equivalente grama de cada um dos produtos formados
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1.1.4 Padronizao de solues
Ex. Na padronizao de uma soluo de hidrxido de sdio 0,1N (normalidade aparente), foi colocado 0,51 g de biftalato de potssio (C8H5KO4) no erlenmeyer, e gastou-se na titulao 22 mL (volume da bureta) de soluo de hidrxido de sdio 0,1N previamente preparada.
O que se conhece com certeza a massa de biftalato que reagiu, assim:
1 eq.g de biftalato _________ 204 g x eq.g ________________ 0,51 g
X = 0,0025 eq.g de biftalato de potssio que reagiram
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1.1.4 Padronizao de solues
Portanto, 0,0025 eq.g de biftalato reagiram com 0,0025 eq.g de hidrxido, os quais esto contidos em 22 mL de soluo:
Assim, 22 mL de sol. de NaOH _____ 0,0025 eq.g de NaOH1000 mL de sol. De NaOH ___ X
X = 0,1136 eq.g de NaOH
Portanto, tem-se eq.g de NaOH em 1000mL de soluo, o que equivale a 0,1136 N (normalidade real).
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1.1.4 Padronizao de solues
O fator de correo equivale ao valor que multiplicado pela normalidade aparente resulta na normalidade real da soluo, portanto:
fc x Naparente = N real, assim: fc = Nreal/Naparente, assim:
fc = 0,1136/0,1000 = 1,1360
Portanto, a concentrao real da soluo : 0,10 N x fc = 0,10 x 1,1360 = 0,1136 N ou 0,11N (com dois algarismos significativos)