UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ENGENHARIA QUÍMICA

DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE E ACIDEZ TOTAL DO VINAGRE

Disciplina: Laboratório de Química Geral e Inorgânica

Turma: 004

MARINGÁ-PR

02/06/82010

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 4

1.1. Densidade ....................................................................................................... 4

1.2. Soluções ......................................................................................................... 4

1.3. Concentração de uma Solução......................................................................... 4

1.3.1. Concentração em quantidade de matéria .................................................. 4

1.4. O Vinagre ....................................................................................................... 5

1.4.1. A Acidez do Vinagre ............................................................................... 5

1.5. Titulação ......................................................................................................... 6

1.6. Objetivos ........................................................................................................ 6

2. PROCEDIMENTOS .............................................................................................. 7

2.1. Materiais utilizados ......................................................................................... 7

2.2. Determinação da densidade do vinagre ........................................................... 7

2.3. Acidez total do vinagre ................................................................................... 7

3. RESULTADOS ..................................................................................................... 9

3.1. Experimento 01: Densidade do vinagre ........................................................... 9

3.2. Experimento 02: Acidez total do vinagre......................................................... 9

3.3. Discussão acerca dos resultados .................................................................... 11

4. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 13

4.1. Experimento 01: Densidade do vinagre ......................................................... 13

4.2. Experimento 02: Acidez total do vinagre....................................................... 13

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 14

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Massas pesadas para determinação da densidade............................................ 9 Tabela 2: Resultados dos cálculos nas repetições do experimento. ............................... 10 Tabela 3: Porcentagem mássica de ácido acético nas medidas. .................................... 11

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1. INTRODUÇÃO

1.1. Densidade

Os diversos materiais e substâncias existentes possuem características físicas e químicas que as distinguem umas das outras. A densidade é uma característica física que mede a quantidade de massa existente em determinado volume. Em outras palavras, a densidade representa o quanto a matéria está compactada. É comum dizermos, sem levarmos em consideração a massa e o volume, que o chumbo é mais “pesado” do que a madeira. Isso ocorre porque a densidade do chumbo é maior do que a densidade da madeira, isto é, o chumbo apresenta maior massa por determinado volume do que a madeira, nesse mesmo volume. A densidade de uma substância independe do tamanho da amostra, uma vez que, por exemplo, dobrando-se o volume também dobra-se a massa. A massa m de uma amostra representa o quanto existe de uma matéria nessa amostra, e o volume V é a extensão que o corpo ocupa no espaço. Geralmente a massa é medida em gramas (g), e o volume em centímetros cúbicos (cm³) ou em mililitros (mL), uma vez que 1 cm³ = 1 mL. Assim, a densidade é dada por 푑 = . Logo, os valores de densidade, para líquidos e gases, serão dados em g/cm³ ou g/mL.

1.2. Soluções

Quando duas ou mais substâncias, ao serem misturadas, formarem uma mistura homogênea (uma única fase) essa mistura será denominada de solução. Isso significa dizer que as partículas das substâncias apresentam diâmetros menores do que 1 nm (nanômetro) e estão distribuídas uniformemente.

Nas soluções, o componente que está presente em menor quantidade é denominado de soluto (o disperso), enquanto que o componente em maior quantidade é denominado de solvente (o dispersante).

1.3. Concentração de uma Solução

É a relação entre o soluto e o solvente (ou da solução).

1.3.1. Concentração em quantidade de matéria

O mol é a unidade básica de quantidade de matéria que facilita os cálculos químicos. Assim, é possível expressar a concentração de uma solução em função do número de mols do soluto e o volume da solução.

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푪(풎풐풍 푳⁄ ) =풏풔풐풍풖풕풐

푽풔풐풍풖çã풐(풆풎풍풊풕풓풐풔)(unidade: mol L⁄ )

Como o número de mols de uma substância é dado por 풏 = 풎푴푴

, em que m é a massa em gramas da substância e MM é a massa molecular da substância, a concentração em quantidade de matéria pode ser expressa também da seguinte forma:

푪(풎풐풍 푳⁄ ) =풎풔풐풍풖풕풐

푴푴풔풐풍풖풕풐퐱푽풔풐풍풖çã풐(풆풎풍풊풕풓풐풔)(unidade: mol L⁄ )

Também é possível estabelecer uma relação entre o número de mols do soluto e a massa do solvente. Essa relação é denominada molalidade. É muito comum em determinações termodinâmicas, uma vez que, por não conter o termo de volume, é uma relação que não depende da temperatura.

푴 =풏풔풐풍풖풕풐

풎풔풐풍풗풆풏풕풆(풌품)(unidade: mol kg)⁄

Novamente, como 푛 = , pode-se escrever a equação da seguinte forma:

푴 =풎풔풐풍풖풕풐

푴푴풔풐풍풖풕풐 퐱풎풔풐풍풗풆풏풕풆(풌품)(unidade: mol kg)⁄

1.4. O Vinagre

O vinagre é um líquido obtido a partir da oxidação do álcool contido no vinho ou no malte de cereais. Como é obtido a partir de produtos naturais, o vinagre contém outras substâncias ácidas além do ácido acético, estas que por estarem em pequenas quantidades, serão ignoradas no nosso experimento.

Além de ser usado na alimentação (vinagre) o ácido acético é utilizado na produção de acetato de vinila (do qual se obtém o plástico PVA), de anidro acético e cloreto de acetila (importante para a síntese orgânica), ésteres (solventes, essências, perfumes e etc.).

1.4.1. A Acidez do Vinagre

O vinagre contém ácido acético, que é um gás incolor, de cheiro penetrante, de sabor azedo, solúvel em água, álcool e éter, como seu principal constituinte ácido. A determinação da concentração deste ácido é feita por titulação com solução de NaOH.

O ácido acético é obtido por oxidação, pelo ar, de vários hidrocarbonetos ou do aldeído acético. A acidez do vinagre é proveniente da oxidação do álcool etílico a ácido acético, ou mesmo por fermentação mal controlada onde pode ocorrer uma

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fermentação acética paralela pelo Micoderma aceti, que transforma a sacarose em ácido acético.

1.5. Titulação

O processo denominado titulação consiste de determinar a concentração de uma solução problema (ou a quantidade de soluto nela existente) pela medição do volume de uma segunda solução, de concentração já conhecida (solução padrão), que reage com a primeira. Conhecendo a equação química que representa a reação que ocorre entre as duas soluções e o volume de solução padrão utilizado na titulação, é possível obter a concentração da solução problema.

A reação que ocorre entre a solução padrão e a solução problema deve preencher alguns requisitos, dentre os quais:

- ser extremamente rápida, ou seja, ao gotejar a solução padrão na solução problema a reação deve atingir o equilíbrio rapidamente, para que não interfira na observação do ponto final da reação;

- possuir uma equação química bem definida, isto é, não possuir reações intermediárias ou paralelas entre a solução padrão e a solução problema, pois são fontes de erros;

- permitir a detecção do ponto final do processo, como por exemplo através do uso de indicadores visuais.

1.6. Objetivos

Os objetivos deste experimento serão determinar a densidade do vinagre e então fazer a verificação da acidez total de uma amostra vinagre.

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2. PROCEDIMENTOS

2.1. Materiais utilizados

- Balão volumétrico de 25,00 mL;

- Amostra de vinagre de concentração (acidez) a ser determinada;

- Bureta de 25,00 mL;

- Solução de hidróxido de sódio (NaOH) que fora obtida em experimentos anteriores;

- Pipeta volumétrica de 2,00 mL;

- Erlenmeyer de 250,0 mL;

- Indicador fenolftaleína;

2.2. Determinação da densidade do vinagre

Primeiramente foi determinada a massa de um balão volumétrico de 25,00 mL limpo e seco em uma balança semi analítica. O valor encontrado foi anotado para posterior conferência.

A seguir, o balão volumétrico foi preenchido com uma amostra de vinagre até a marca de graduação, de forma que o menisco do líquido tangenciasse a aferição do balão.

O balão volumétrico foi então novamente pesado, sendo que a massa encontrada foi anotada. A partir das massas anotadas (do balão volumétrico vazio e do balão volumétrico preenchido com vinagre) foi determinada a massa de vinagre contida no balão. Tendo o volume e a massa da amostra de vinagre, foi encontrada a densidade da amostra de vinagre.

2.3. Acidez total do vinagre

Primeiramente uma bureta de 25,00 mL foi lavada por 3 vezes com pequenas quantidades de solução de hidróxido de sódio (NaOH), que no caso era um padrão secundário. A solução de hidróxido de sódio foi escoado da bureta antes que ela fosse novamente preenchida.

A bureta foi fixada a um suporte universal com o auxílio de uma garra metálica. Em seguida preencheu-se a bureta com solução de hidróxido de sódio (o titulante, padrão secundário) até ultrapassar levemente o zero da escala. A seguir, a

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torneira da bureta foi aberta para preencher a extremidade inferior da bureta e o líquido foi escoado até que tangenciasse a marca zero na escala.

Com o auxílio de uma pipeta volumétrica de 2,00 mL uma amostra de vinagre foi coletada e transferida para um erlenmeyer de 250,0 mL.

Foi acrescentado ao erlenmeyer cerca de 50 ml de água destilada e três gotas de fenolftaleína. A solução foi então homogeneizada. O erlenmeyer foi então posicionado abaixo da bureta.

Abriu-se a torneira da bureta e deixou-se a solução titulante escoar gota a gota, enquanto o erlenmeyer era agitado circularmente. Ficou-se atento à mudança de coloração da solução, fechando-se quase que imediatamente a torneira da bureta quando a solução mudou de cor. O volume de titulante gasto na neutralização foi conferido na bureta e anotado.

A operação acima foi repetida por mais duas vezes para que fosse obtido um volume médio de titulante gasto na neutralização.

Assim, a massa de ácido acético no vinagre foi determinada e em seguida determinou-se a acidez da amostra de vinagre, comparando-a com a acidez impressa no frasco.

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3. RESULTADOS

3.1. Experimento 01: Densidade do vinagre

A tabela abaixo apresenta os dados referentes às pesagens realizadas para determinar a densidade do vinagre avaliado:

Tabela 1: Massas pesadas para determinação da densidade. mbalão vazio mbalão+vinagre mvinagre

23,70± 0,005푔

48,73± 0,005푔

25,03 ± 0,005푔

A partir desses dados, a densidade foi calculada:

휌 = 푚푉

표푛푑푒휌 = 푑푒푛푠푖푑푎푑푒,푚 = 푚푎푠푠푎푑푒푣푖푛푎푔푟푒푒푉 = 푣표푙푢푚푒푑푒푣푖푛푎푔푟푒

휌 = 푚푉 =

25,0325,00 = 1,0012푔.푚퐿

3.2. Experimento 02: Acidez total do vinagre

Para calcular a quantidade de matéria necessária de NaOH para titular 2,00 mL de vinagre, foi feito o cálculo abaixo, sabendo que o volume escoado de solução NaOH foi de 15,5 mL e que sua concentração, de acordo com o frasco, era de 0,1016 mol.L-1:

퐶 = 푛푉 → 0,1016 =

푛0,0155 → 푛 = 0,00157푚표푙

A proporção estequiométrica da reação entre vinagre (ácido acético) e NaOH é de 1:1, portanto, havia 0,00157 mol de ácido na amostra de vinagre.

푁푎푂퐻 + 퐶퐻 퐶푂푂퐻 → 퐶퐻 퐶푂푂푁푎 + 퐻 푂

Calculando a massa de vinagre:

푀푀(퐶퐻 퐶푂푂퐻) = 2푀푀(퐶) + 2푀푀(푂) + 4푀푀(퐻)

푀푀(퐶퐻 퐶푂푂퐻) = 60,0푔.푚표푙

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1푚표푙푑푒퐶퐻 퐶푂푂퐻 → 60,0푔

0,00157푚표푙푑푒퐶퐻 퐶푂푂퐻 → 푥

푥 = 0,0942푔

O procedimento foi repetido por mais duas vezes, para poder obter a média dos resultados e diminuir o erro. O resultados das três medidas encontram-se abaixo em forma de tabela:

Tabela 2: Resultados dos cálculos nas repetições do experimento. Medida VNaOH escoado (mL) nNaOH (mol) nCH3COOH (mol) mCH3COOH (g)

1 15,50 0,00157 0,00157 0,0942 2 15,20 0,00154 0,00154 0,0924 3 15,50 0,00157 0,00157 0,0942

A partir das massas, foi feito o seguinte cálculo para se obter a média (com respectivo desvio):

푚 = ∑ 푚푁 → 푚 =

0,0942 + 0,0924 + 0,09423 → 푚 = 0,0936푔

표푛푑푒푚 = 푚푎푠푠푎푚é푑푖푎; 푚 = 푠표푚푎푡ó푟푖표푑푎푠푚푎푠푠푎푠푑푒1à푁; 푁

= 푛푢푚푒푟표푑푒푚푒푑푖çõ푒푠푓푒푖푡푎푠.

O desvio foi calculado em seguida:

휎 = ∑ (푚 −푚)

푁 − 1 → 휎 = 0,00103

표푛푑푒휎 = 푑푒푠푣푖표푝푎푑푟ã표.

Logo, a massa de ácido acético foi de:

푚 = 0,0936 ± 0,00103푔

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Em seguida, foi calculado a porcentagem mássica de ácido acético no vinagre.

%푃 = 푚푉 푥100

표푛푑푒%푃 = 푝표푟푐푒푛푡푎푔푒푚푚á푠푠푖푐푎,푚 = 푚푎푠푠푎푑푒á푐. 푎푐é푡푖푐표푒

푉 = 푣표푙푢푚푒푑푒푣푖푛푎푔푟푒

Foi calculado a porcentagem para as três medidas feitas e, posteriormente, a média das porcentagens com respectivo desvio padrão. Os resultados encontram-se abaixo, em forma de tabela:

Tabela 3: Porcentagem mássica de ácido acético nas medidas. Medida %P

1 4,71% 2 4,62% 3 4,71%

A média das porcentagens e o desvio padrão foram calculados em seguida:

%푃 = ∑ 푃푁 → %푃 =

4,71 + 4,62 + 4,713 → %푃 = 4,68%

휎 = ∑ (%푃 − %푃)

푁 − 1 → 휎 = 0,05

Assim, a porcentagem mássica de ácido acético no vinagre foi de:

%푃 = 4,68± 0,05%

3.3. Discussão acerca dos resultados

Como o rótulo do vinagre marcava a porcentagem em massa de ácido acético como 4,2% e o resultado obtido na porcentagem do experimento foi 4,68%, verifica-se uma pequena alteração, não muito significativa. Essa diferença entre as porcentagens pode-se dever ao fato de alguns erros durante o desenvolver do experimento, como na titulação. Ao adicionar o indicador, deve-se parar em uma cor intermediaria entre a cor em meio básico e a cor em meio ácido. Foi utilizada a fenolftaleína, que é incolor em meio ácido e rosa em meio básico. Quando os membros

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de uma equipe avaliam a cor que se encontra a solução, há divergências de opiniões sobre a cor exata da solução. Sendo assim, durante a realização das três repetições, ocorreu variação do ponto onde a solução seria considerada neutra, fazendo variar os resultados, chegando-se, então, a uma porcentagem mássica diferente da descrita no rótulo. Além disso, pode-se considerar o fato de que o vinagre utilizado em laboratório, por ser utilizado em várias aula, sofreu uma alteração em sua porcentagem de ácido acético, devido a adição de outras substâncias ou resíduos, durante o procedimento de pipetar o vinagre diretamente do frasco, por exemplo. Com esse fato, a porcentagem de ácido acético estaria afetada.

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4. CONCLUSÃO

4.1. Experimento 01: Densidade do vinagre

Com o resultado obtido, percebe-se que a densidade do vinagre é bem próxima da densidade da água. Assim, o objetivo foi alcançado com sucesso, pois a densidade esperada era cerca de 1g/mL.

휌 = 1,0012푔.푚퐿

4.2. Experimento 02: Acidez total do vinagre

Apesar do resultado obtido não ser exatamente o do rótulo do vinagre, a acidez total da amostra foi satisfatória. A medida da porcentagem mássica de ácido acético no vinagre foi de 4,68%, valor próximo ao esperado.

À luz do exposto acima, pode-se dizer que a acidez do vinagre é baixa, tendo em base que o ácido acético, além de estar em baixa concentração na amostra, é um ácido fraco.

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5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. FELTRE, Ricardo; Química Geral 1; 6ª edição; Moderna; São Paulo; 2004. 2. ATKINS, P. W.; JONES, L. L.; Chemical Principles. 4th edition; W. H. Freeman

and Company; USA; 2008. 3. LABORATÓRIO DE QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA; CENTRO DE

CIÊNCIA EXATAS; DEPARTAMENTO DE QUÍMICA. 4. http://pt.wikipedia.org/wiki/Vinagre consultado em 29/05/2010