Aula 5 Tópicos Em Preparo de Soluções

QUMICA E BIOQUMICA APLICADA

PREPARO DE SOLUES Curso Tcnico de Biotecnologia

Prof. Juliana Barbosa e Amauri SouzaQumica e Bioqumica Aplicada

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

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)

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)

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.

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-

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)

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).

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.

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

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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.

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.

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;

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

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


Processos de preparao de solues em laboratrio:

A partir de substncias slidas

A partir de solues previamente preparadas

A partir de solues concentradas



Pesa-se a quantidade de slido desejado (soluto)

Balo volumtrico

Adio de parte do solvente Agitao

Completa-se o volume com o solvente



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



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



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



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).



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)



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



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



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



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.

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.


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


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


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).


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)

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