Faculdade SENAI CETIQT Engenharia Química - Química Experimental I
Acidez e Basicidade
Ana Beatriz Freitas Carolina Barosa !ai"a #io"ani $andim %ontagna $etícia Borges $ima
&uturo '()*+ 1
1. Objetivo
& o,eti"o do procedimento oi desen"ol"er o conhecimento sore a acidez e a asicidade dos dierentes compostos .uímicos com a utiliza/0o de papel tornassol azul e "ermelho1 papel indicador uni"ersal1 a adi/0o de um indicador de p2 na solu/0o em an3lise 4alaran,ado de metila e enoltaleína5 e aordar o conceito de p2 e p&2+ 2. Introdução
&s 3cidos e ases s0o compostos .ue est0o presentes praticamente em todo nosso dia a dia+ &s 6cidos s0o sust7ncias .ue em uma solu/0o a.uosa s0o ionizados desprendendo íons 2 81 ,3 as ases s0o sust7ncias .ue em uma solu/0o a.uosa passam por uma dissocia/0o i9nica lan/ando o 7nion &2 - 4hidroxila5+ Alguns alimentos t:m a característica de serem 3cidos1 como as rutas cítricas1 .ue em excesso podem pre,udicar o om uncionamento do sistema digesti"o1 causando ;lceras+ Nas rutas cítricas encontra-se o 3cido cítrico1 na ma/0 o 3cido m3lico+ <3 os iogurtes cont=m o 3cido l3tico+ E tam=m h3 sust7ncias .ue s0o produzidas pelo corpo humano de car3ter 3cido1 como o 3cido clorídrico1 um componente do suco g3strico .ue = respons3"el pela digest0o+ Ao passo .ue as ases entram na rotina como componentes dos produtos de limpeza e de higiene pessoal1 as mais re.uentemente usadas = os produtos a ase de am9nia 4Figura )5+ & hidr>xido de s>dio = comumente usado na limpeza de tuula/?es1 e ases de or/a mediana nos produtos de higiene corporal1 pois ases muito ortes ressecam a pele+ Estudar esses dois torna possí"el estaelecer uma escala para aerir o teor de acidez ou asicidade de uma dada sust7ncia+ Esse instrumento = conhecido como escala de p2 4!otencial 2idrogeni9nico51 uma escala logarítmica .ue mede o grau de acidez1 neutralidade ou alcalinidade de uma determinada solu/0o1 apresentando "alores .ue "ariam de ( a )*1 sendo .ue o @ = considerado neutro+ As sust7ncias com "alores compreendidos entre ( 4.ue representa a acidez m3xima5 e @ s0o consideradas 3cidas+ <3 as sust7ncias .ue est0o entre @ e )* 4.ue representa a alcalinidade m3xima5 s0o consideradas alcalinas 4ou 3sicas5+
2
Figura 1
Tabela de produtos do cotidiano e seus pHs
http)+p+logspot+com-BagnsahD%nG&Han$IAAAAAAAAAS!mp'2Qe2J*s)K((8(L+,pg
& p2 pode ser determinado pela adi/0o de um indicador de p2 na solu/0o em an3lise+ A cor do indicador "aria conorme o p2 da solu/0o+ Indicadores comuns s0o a enoltaleína1 o alaran,ado de metila e o azul de romotimol+ Tam=m s0o usados indicadores como o !apel Tornassol e o !apel Indicador de p2+ %atematicamente o Mp e.ui"ale ao sim=trico do logaritmo de ase )( da ati"idade dos íons a .ue se reere+ !ara os íons 28 ❑
+ [ H ]
pH =− log 10
)+) !apel de Tornassol = um papel indicador imerso por uma tinta org7nica .ue tem sua cor alterada na presen/a de 3cidos e ases+ O usado .uando se dese,a determinar somente se a solu/0o = 3cida ou 3sica1 pois este papel n0o pro"er nenhuma inorma/0o adicional+
3
& papel de tornassol pode se apresentar em tr:s cores dierentes 4Figura '5 o "ermelho1 .ue mede as solu/?es alcalinas1 o azul .ue mede as solu/?es 3cidasP e o neutro .ue mede os dois+ Foram utilizados no experimento apenas o "ermelho e o azul+
Figura 2 Tipos de papel de tornassol.
+e.uiparla+com+r
)+' !apel Indicador ni"ersal s0o tiras de papel 4Figura 5 .ue apresentam dierentes cores para cada p2 de ( a )*+ Quando pingamos uma gota da solu/0o no papel ocorrem dierentes rea/?es com as sust7ncias presentes no papel e muda de cor conorme o p2 de cada solu/0o1 h3 uma taela .ue ser"e para compararmos a cor encontrada com o seu respecti"o p2+
Figura ! "apel indicador universal.
+tradela+com+r
4
)+ Adi/0o de um indicador de p2 na solu/0o em an3lise os indicadores .uímicos s0o sust7ncias lí.uidas .ue mudam de cor no meio 3cido e 3sico+ Esses indicadores .uando colocados em solu/?es 3cidas ou alcalinas tem sua cor alterada1 sendo assim muito utilizadas para indicar o car3ter 3cido ou alcalino de uma solu/0o+ Foram utilizadas no experimento as sust7ncias enoltaleína e alaran,ado de metila+ a5 Fenoltaleína = uma sust7ncia C '(2)*&* empregado como indicador nas an3lises de p2+ 5 Alaran,ado de %etila = um indicador re.uentemente empregado por sua distinta mudan/a de colora/0o+ )+* %edidor de p2 4p2metro5 o p2metro 4Figura *5 = constituído asicamente por um eletrodo e um circuito potenci9metro+ Ge todos os m=todos1 este = o mais operacional1 em .ue se usa eletrodos sensí"eis ao íon hidrog:nio+ Nesse m=todo1 o p2 = determinado pela or/a eletromotriz produzida em um eletrodo sensí"el ao p2 contra um eletrodo de reer:ncia1 geralmente AgAgCl+ !ara a medi/0o de p2 = necess3rio a constitui/0o de uma cur"a de calira/0o tipo x1R+ Esse m=todo n0o oi ensinado e nem utilizado em sala de aula+
Figura # $edidor de pH %pH&etro digital'
+splaor+com+r 5
!. $ateriais e (eagentes
Ge acordo com o procedimento de medi/0o de p21 utilizou-se os seguintes materiais e reagentes existentes na Taela ) Tabela 1 Tabela re)erente aos $ateriais e (eagentes utilizados. $ateriais
(eagentes
!apel Indicador ni"ersal de p2 4com
Na&2 42idr>xido de S>dio5
escala de zero a )*5 !apel de Tornassol 4azul e "ermelho5 B=.uer Bast0o de idro
2Cl 46cido Clorídrico5 Na2C&4Bicaornato de S>dio5 2'& 46gua5
!ipeta !ipetador Tuo de Ensaio Estante Alaran,ado de %etila Fenoltaleína
#. "rocedi&ento *+peri&ental
Nessa aula oram dados os seguintes passos para cada solu/0o1as .uais est0o dispostas em ordem crescente de p2
•
Solu/0o de 2Cl 46cido Clorídrico5
)+ !reparou- se a solu/0o no =cherP 6
'+ Gistriuiu-se a solu/0o em dois tuos de ensaio1 com )ml em cada tuoP + No tuo de ensaio )1 colocou- se a ita medidora de p2P *+ Gepois de encostada na solu/0o1 oi colocada perto da taela de cores em .ue = a"aliado sua escala de acidezasicidadeP + Foi determinado seu p2 por "ia da escala de cores de ( a )*1 seu resultado oi '1 o .ue signiica .ue se trata de uma solu/0o com car3ter 3cidoP K+ No mesmo tuo de ensaio oi mergulhado o papel de tornassol azul e logo retirado1 sua cor icou rosa1 o .ue conirma seu car3ter 3cido+ & papel de tornassol "ermelho1 .uando mergulhado no mesmo tuo de ensaio1 permaneceu na sua colora/0o normalP @+ No Tuo de ensaio ) oi pingado uma gota de alaran,ado de metila1 .ue de colora/0o laran,a se tornou "ermelho em intenso em contato com a solu/0oP D+ No tuo de ensaio ' oi pingado uma gota de enoltaleína1 de colora/0o incolor permaneceu incolor em contato com a solu/0o+ Ge acordo com seu p21 pode-se azer outras a"alia/?es+ %edir-se-3 a.ui o seu p&21 .ue nada mais = do .ue o potencial hidroxili9nico1 o .ual expressa a acisidade em termos da concentra/0o de &2- presente na solu/0o+ pH + pOH =14
2 + pOH = 14 pOH =14 − 2
pOH =12
!or molaridade1 entende-se o "alor da concentra/0o de alguma sust7ncia 4em mols5 numa solu/0o1 considerando apenas o "olume do sol"ente+ sando a propriedade dos logaritmos usados na conta de p21 descore-se o "alor da concentra/0o de 28 e &2contida nessa primeira solu/0o p2 U -log 28 'U -log 28 28 U )(V-' mol$
p&2 U -log &2- 7
)' U -log &2- &2- U )(V-)' mol$
•
Solu/0o deNa2C& 4Bicaronato de S>dio5
1. !reparou- se a solu/0o no =cherP 2. Gistriuiu-se a solu/0o em dois tuos de ensaio1 com )ml em cada tuoP 3. No tuo de ensaio )1 colocou- se a ita medidora de p2P
*+ Gepois de encostada na solu/0o1 oi colocada perto da taela de cores em .ue = a"aliada sua escala de acidezasicidadeP + Foi determinado seu p2 por "ia da escala de cores de ( a )*1 seu resultado oi D1 o .ue signiica .ue se trata de uma solu/0o com car3ter 3sicoP K+ No mesmo tuo de ensaio oi mergulhado o papel de tornassol "ermelho e logo retirado1 sua cor icou azul1 o .ue conirma seu car3ter alcalinoP @+ No Tuo de ensaio ) oi pingado uma gota de alaran,ado de metila1 .ue permaneceu laran,aP D+ No tuo de ensaio ' oi pingado uma gota de enoltaleína1 de colora/0o incolor se transormou em uma colora/0o r>sea em contato com a solu/0o+
%edindo o seu p&2 pH + pOH =14 8 + pOH = 14
pOH =14 − 8 pOH = 6
Calculando a concentra/0o de íons 28 e &2-1 tem-se p2 U -log 28 D U -log 28 28 U )(V-D mol$
p&2 U -log &2- 8
K U -log &2- &2- U )(V-K mol$
•
Solu/0o de Na&2 42idr>xido de S>dio5
)+ '+ + *+
!reparou- se a solu/0o no =cherP Gistriuiu-se a solu/0o em dois tuos de ensaio1 com )ml em cada tuoP No tuo de ensaio )1 colocou- se a ita medidora de p2P Gepois de encostada na solu/0o1 oi colocada perto da taela de cores em .ue =
a"aliado sua escala de acidezasicidadeP + Foi determinado seu p2 por "ia da escala de cores de ( a )*1 seu resultado oi )*1 o .ue signiica .ue se trata de uma solu/0o com car3ter alcalinoP K+ No mesmo tuo de ensaio oi mergulhado o papel de tornassol azul e logo retirado1 sua cor permaneceu azul1 o .ue conirma seu car3ter 3sico+ & papel de tornassol "ermelho1 .uando mergulhado no mesmo tuo de ensaio1 icou azulP @+ No Tuo de ensaio ) oi pingado uma gota de alaran,ado de metila1 .ue de colora/0o laran,a permaneceu laran,a em contato com a solu/0oP D+ No tuo de ensaio ' oi pingado uma gota de enoltaleína1 de colora/0o incolor se transormou em rosa em intenso em contato com a solu/0o+ Calculando o seu p&21 tem-se pH + pOH =14 14 + pOH =14
pOH =14 − 14
pOH = 0
A concentra/0o de íons 28 e &2- = otida por p2 U -log 28 )* U -log 28 28 U )(V-)* mol$ p&2 U -log &2- ( U -log &2- 9
&2- U ( mol$
A taela a seguir est3 organizada para melhor entendimento dos "alores encontrados
Tabela 2 ,oluç-es e seus respectivos valores ,olução
pH
pOH
H/0
OH0
Hl
'
)'
)(V-'
)(V-)'
3aHO!
D
K
)(V-D
)(V-K
3aOH
)*
(
)(V-)*
(
4. (esultados e 5iscuss-es
A experi:ncia le"ou-se em conta .uatro dierentes ormas de medir o "alor do p2+ S0o elas papel de tornassol1 papel indicador uni"ersal1 adi/0o de um indicador de p2 na solu/0o em an3lise e medidor de p2 4p2metro5+ !ara acilitar a compreens0o dos resultados1 = necess3rio entender como um todo cada acontecimento e cada rea/0o .uímica de tal+
+) 2idr>xido de S>dio
A experi:ncia com a solu/0o de 2idr>xido de s>dio se trata dos dois primeiros tuos de ensaio da estante 4Figura *5+ No indicador uni"ersal de p2 1 as cores assimilaram .ue seu p2 correspondia a )*1 de car3ter 3sico+ Esse n;mero reere-se W concentra/0o relati"a de íons de hidrog:nio numa solu/0o1 indicando acidez ou alcalinidade da mesma1 sendo calculado como logaritmo negati"o de ase )( da concentra/0o de íons de hidrog:nio em mols por litro+ & "alor de p2 U @ indica solu/0o 10
neutra1 o p2 X @ indica solu/0o 3sica1 e p2 Y @ indica solu/0o 3cida+ A "eracidade deste teste oi logo conirmada pela transorma/0o de cores do papel de tornassol "ermelho1 .ue icou azul+ Isso por .ue este papel s> muda de cor em solu/?es 3sicas+ No tuo de ensaio .ue continha a solu/0o de ) ml1 oi pingado o indicador alaran,ado de metila te"e a altera/0o de cor laran,a para a cor amarelo-alaran,ado+ <3 no segundo tuo de ensaio .ue continha a solu/0o .ue oi pingado o indicador enoltaleína1 apresentou a altera/0o de cor transparente para um rosa intenso+ A altera/0o de cor correspondente W enoltaleína ocorre1 pois .uando dissol"ida em 3gua1 se ioniza originando íons .ue estaelecem um e.uilírio .uímico e se transorma em uma solu/0o incolor+ Quando entra em contato com uma ase ou 3cido muda de cor 1 pois o aumento ou diminui/0o de íons 28 desloca o e.uilírio da rea/0o+ & alaran,ado de metila = um material .ue muda sua cor .uando mudan/as do p2 ocorrem+ A altera/0o de cor correspondente ao alaran,ado de metila tem explica/0o semelhante W da enoltaleína+
+' 6cido Clorídrico
A experi:ncia com a solu/0o de 3cido clorídrico se trata do segundo par de tuos de ensaio da estante 4Figura *5+ No indicador uni"ersal de p21 as * cores do papel assimilaram .ue seu p2 correspondia a '1 o .ue re"ela seu car3ter 3cido+ Tam=m oi conirmado pelo papel de tornassol azul1 .ue em contato com a solu/0o icou rosa+ <3 o papel de tornassol "ermelho permaneceu nesta cor+ Isso ocorre1 pois o papel de tornassol azul s> tem sua colora/0o alterada em contato com solu/?es 3cidas+ Com o papel de tornassol1 = possí"el "eriicar sua acidez ou asicidade gra/as a sua praticidade+ Sua altera/0o de cor = de"ida W tintura .ue o papel poroso recee pro"indo de li.uens+ & papel tornassol azul1 em contato com uma solu/0o 3cida1 muda da cor azul para a "ermelha1 o papel tornassol "ermelho1 em contato com uma ase1 se torna azul+ & papel neutro1 em contato com 3cidos1 torna-se "ermelhoP em contato com ases1 torna-se azul+ Isso ocorre por.ue os íons reagem mudando o arran,o dos 3tomos presentes no indicador+ A solu/0o de ) ml a .ual oi pingada o indicador alaran,ado de metila te"e a altera/0o de cor laran,a para a cor "ermelho intenso1 o .ue signiica .ue a solu/0o tem acidez ele"ada+ <3 no tuo de ensaio .ue continha a solu/0o .ue oi pingado o indicador enoltaleína1 n0o apresentou a altera/0o de cor+ 11
+ Bicaronato de S>dio
A experi:ncia com a solu/0o de Bicaronato de s>dio se trata dos dois ;ltimos tuos de ensaio da estante 4Figura 5+ No indicador uni"ersal de p21 as * cores do papel assimilaram .ue seu p2 correspondia a D1 o .ue re"ela seu car3ter alcalino 43sico5+ & indicador uni"ersal = uma mistura de "3rios indicadores1 com uma taela de cores demonstrati"as .ue "0o do "ermelho escuro 43cido5 ao roxo 4alcalino-3sico51 passando por todas as cores e "alores de p21 e itas de um papel de constitui/0o especial1 .ue .uando emergido em uma sust7ncia de p2 desconhecido altera sua cor original para a cor .ue indica o p21 tendo um "alor mais exato .uando comparado W taela 4Figura K5 + Tam=m oi conirmado pelo papel de tornassol "ermelho1 .ue em contato com a solu/0o icou azul+ No tuo de ensaio em .ue oi pingado o indicador alaran,ado de metila n0o te"e altera/0o em sua colora/0o+ <3 no tuo de ensaio .ue continha a solu/0o .ue oi pingado o indicador enoltaleína1 apresentou a altera/0o de cor transparente para um rosa claro+
Figura 4 (esultados dos testes )eitos no laborat6rio.
12
Figura 7 Tabela de cores co¶tivas do &edidor universal de pH.
httpml-s'-p+mlstatic+com(-itas-medidoras-de-ph-mercJ-importadas-da-alemanha)(LL*-%$B'((@@''Z()'()*-&+,pg
Figura 8 Fita e tabela do &edidor universal de pH.
http+alunosonline+com+ruploadconteudoimagesindicador-uni"ersal+,pg 13
& QE SE GETE[%INA1 QANG& SE %EGE & A$&[ G& p2\ As mol=culas da 3gua1 como todas as outras1 possuem cargas neutras+ No caso da 3gua1 representa-se .uimicamente por 2'&1 o .ue mostra .ue cada mol=cula = constituída por um 3tomo de oxig:nio 4&5 a .ue se ligam dois 3tomos de hidrog:nio 425+ %esmo na 3gua .uimicamente puriicada 4sem adi/0o de nenhuma outra sust7ncia51 estas reagem entre si espontaneamente para produzirem íons1 .ue s0o esp=cies .uímicas .ue possuem carga el=trica+ Em conse.u:ncia1 ormam-se1 em .uantidades iguais íons hidrog:nio1 com carga positi"a1 2 81 e íons hidroxila1 com carga negati"a1 2&-1 os .uais podem reagir entre si e originar1 mol=culas de 3gua1 at= se estaelecer um e.uilírio entre as rea/?es+ Isto pode ser representado pela seguinte e.ua/0o .uímica E.ua/0o )
2'& 4l5 8 2'& 4l5 28 4a.5 8 2&- 4a.5
A dupla seta mostra .ue se trata de uma rea/0o re"ersí"el+ 23 sust7ncias .ue1 em solu/0o a.uosa1 n0o reagem com o meio e n0o intererem no e.uilírio representado na E.ua/0o )+ %as existem outras .ue reagem1 em maior ou menor extens0o1 como os 3cidos e as ases1 le"ando a uma altera/0o da .uantidade dos íons 2 8 e 2&- do meio+ &s 3cidos produzem um aumento da .uantidade de íons de 2idrog:nio em rela/0o W de hidroxilas1 en.uanto as ases geram um predomínio destes em rela/0o 3 íons hidrog:nio+ A rela/0o entre as .uantidades de uns e de outros íons em presen/a determina o "alor do p2 do meio em .ue se encontram+ Num litro de 3gua1 a ' ]C existem (+(((((() mols de 2 8 e igual n;mero de mols de 2&- 4"er E.ua/0o )5+ &u se,a1 neste caso1 as concentra/?es de 2 8 e de 2& - na solu/0o s0o de (+(((((() moles por litro+ Numa solu/0o 3cida1 a concentra/0o de 2 8 = maior do .ue este "alor1 sendo menor a de 2& -+ Numa solu/0o alcalina ou 3sica ocorre o in"erso+ No entanto1 o produto do n;mero de moles 2 8 pelo de 2& - por litro da solu/0o a.uosa permanece constante+ Assim1 uma solu/0o contendo (+((() mols de 2 8 por litro ser3 3cida e conter3 (+((((((((() mols de íons de 2&-1 en.uanto uma solu/0o contendo (1((() mols de 2& - por litro conter3 (+((((((((() mols de 2 8 e ser3 alcalina+ 14
& p2 demonstra a .uantidade de mat=ria representada pelos íons 2 8 existente em cada litro da solu/0o+ & p2 = o sim=trico do logaritmo da ati"idade hidrogeni9nica na solu/0o+ Em conse.u:ncia1 os "alores de p2 correspondentes Ws concentra/?es dos íons 2 8 no meio a.uoso d0o lugar a n;meros inteiros1 situados numa escala entre ( e )*+ Em termos pr3ticos1 nos casos das concentra/?es serem ra/?es decimais da unidade1 pode-se considerar como "alor aproximado do p2 o n;mero de casas decimais do n;mero de moles de 28 por litro da solu/0o+ Assim demonstra a taela Tabela ! (elação entre &ols do 9on H/ e se pH. $ols de H/ por litro de solução
(+((((((((() (+((((((() (+(((((() (+((((() (+() )
pH
)( D @ K ' (
!ode-se notar .ue uma solu/0o com p2 K = )( "ezes mais 3cida do .ue uma solu/0o com p2 @ 4neutra5 e )(( "ezes mais 3cida do .ue uma solu/0o alcalina com p2 D+
Como exemplo de aplica/0o da >rmula de p2 citada na introdu/0o1 pode-se considerar a seguinte hip>tese (UFMG 2010) A 10,0 mL de uma solução auosa 0,100 mol!L de "#$do #lo%&d%$#o, 'l (a), ad$#$oou*se "+ua u%a, em ua-$dade su#$e-e a%a se o/-e%em 100,0 mL de solução d$lu&da. os$de%ado*se essas $o%maçes, a%ma% ue o ' da solução %esul-a-e
a5) 5' c5K d5)( Quando aplica-se a >rmula1 entende-se .ue 10ml.0,1M = Mfnal.100ml M = 0,01M = 10^2
15
log pH = 2
7. onclusão
A partir da presente aula pr3tica sore acidez e asicidade1 pode-se concluir atra"=s das oser"a/?es dos experimentos realizados1 .ue = de extrema import7ncia o aprendizado sore as di"ersas ormas de se medir o p21 pois ele = um índice undamental nas propriedades ísico-.uímica de uma sust7ncia lí.uida1 .ue indica a acidez1 neutralidade ou alcalinidade de uma solu/0o+
8. (e)er:ncias
)+ http+explicatorium+comEscala-de-p2+php+ Acesso em )K out+ '()*+ '+ http+prola+com+rprodutosacessorios-para-laoratoriopapel-detornassol+ Acesso em )Kout+ '()*+ + http+prezi+comJ-.*n-znZ.indicadores-colorimetricos+ Acesso em )K out+'()*+ *+ http+iJipedia+orgiJialaran,adoZdeZmetila+ Acesso em )K out+'()*+ + http+cimm+com+rportal"eredesexiir)*-enoltaleina+ Acesso em )K out+ '()*+ K+ http+iJipedia+orgiJienoltaleina+ Acesso em )K out+ '()*+ @+ http+.uimla+com+rprodutoscomomedir!2+html+ Acesso em )K out+ '()*+ D+ http+mundoeducacao+com.uimicapapel-tornassol+htm+ Acesso em )@ out+ '()*+ L+ http+mundoeducacao+com.uimicaindicadores-ph+htm+ Acesso em )@ out+ '()*+ )(+ http+eah+com+rcontentABAAAA(JABph-indicadores+ Acesso em )@ out+ '()*+ ))+ http+inoescola+com.uimicaindicadores-de-ph+ Acesso em )@ out+ '()*+
16
)'+ http+programaaguaazul+rn+go"+rindicadoresZ('+php + Acesso em )@ out+ '()*+ )+ httppt+iJipedia+orgiJi!2metro+ Acesso em )@ out+ '()*+
17
