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Fonte: Laboratório do Dr. Neal Abrams — SUNY College of Environmental Science and Forestry
Determinar a composição de uma solução é uma importante técnica analítica e forense. Quando as soluções são feitas com água, elas são referidas como sendo aquosas, ou contendo água. O componente primário de uma solução é referido como solvente, e o componente menor dissolvido é chamado de soluto. O soluto é dissolvido no solvente para fazer uma solução. A água é o solvente mais comum na vida cotidiana, assim como quase todos os sistemas biológicos. Nos laboratórios de química, o solvente pode ser outro líquido, como acetona, éter ou álcool. O soluto pode ser um líquido ou um sólido, mas este experimento só aborda a determinação dos sólidos.
1. Por cento por Massa - Direto
2. Por cento por massa - Usando uma curva de calibração
3. Análise de dados
Determinar e entender a composição de uma solução é fundamental em uma ampla gama de técnicas químicas. Uma solução é uma mistura homogênea, composta de uma substância dissolvida em um líquido. A substância dissolvida é chamada de soluto, e o fluido a granel é chamado de solvente. As soluções podem ser descritas de várias maneiras — primeiro, pelo tipo de solvente usado para dissolver o soluto. Soluções aquosas utilizam a água como solvente. Solventes orgânicos, como clorofórmio, acetonitrilo ou acetona, são usados para fazer soluções orgânicas, dependendo das propriedades do soluto.
As soluções também são descritas pela quantidade de soluto dissolvido em um determinado volume do solvente, ou pela concentração. Para obter mais informações, consulte o vídeo desta coleção em "Soluções e Concentrações".
Uma forma de calcular a concentração da solução é baseada na massa de cada componente da solução, chamada de massa por cento. Este vídeo introduzirá a massa de soluções e demonstrará como determinar o valor em laboratório.
A quantidade de soluto no solvente pode ser expressa de várias maneiras. Em primeiro lugar, o percentual de massa é calculado como a massa do soluto dividida pela massa total da solução. A massa por cento é escrita como percentual de peso/peso, como às vezes é referido como percentual de peso. No entanto, o termo percentual de massa é geralmente considerado como correto.
A quantidade de soluto em uma solução também pode ser expressa em termos de massa por cento em volume, comumente utilizada na biologia, e é calculada como a massa total do soluto dividida pelo volume da solução. Esta unidade não é uma verdadeira porcentagem, pois não é uma quantidade inacentada. Da mesma forma, a porcentagem de volume também é utilizada, onde o volume do soluto é dividido pelo volume total da solução.
A massa por cento difere do volume por cento, pois apenas massa é uma quantidade aditiva. A massa da solução é a soma dos componentes. O volume, por outro lado, nem sempre é aditivo, pois as moléculas do soluto se encaixam em espaços abertos entre moléculas de solvente, resultando em menos volume do que o esperado.
Vários métodos simples podem ser usados para determinar a massa por cento de uma solução em laboratório. Primeiro, o método direto requer o registro da massa total da solução e, em seguida, evaporar do solvente. O sólido deixado para trás é o soluto, que é então pesado e usado para calcular por cento de massa.
A densidade também pode ser usada para determinar a massa por cento de uma concentração desconhecida. Primeiro, uma série de soluções padrão são preparadas, com uma gama de quantidades solucionáveis. Selecione padrões que variam em concentração desde soluto, até a solubilidade máxima do soluto. A densidade é então calculada para cada padrão, e comparada com a da amostra. Agora que os cálculos básicos de massa foram delineados, vamos dar uma olhada no cálculo da massa por cento usando o método direto e o método de densidade em laboratório.
Primeiro, pesar um béquer limpo e seco no forno ou um prato de cristalização, e registrar a massa.
Coloque um pequeno volume da solução no prato, e pesar com precisão a solução e o prato. Subtraia o peso do prato e registre a massa da solução.
Em seguida, coloque o prato em uma placa quente ou em um forno para afastar a água. A evaporação lenta é ideal, pois a ebulição pode resultar em respingos da solução, e perda de soluto. Uma vez que o solvente tenha evaporado, esfrie o sólido restante, que é o soluto. Determine com precisão a massa. Calcule a massa por cento dividindo a massa do soluto após a evaporação pela massa da solução inicial.
Primeiro, prepare cinco padrões, com composições por cento que variam do mínimo ao máximo da composição percentual desconhecida esperada. Não exceda a solubilidade do sistema. Calcule a quantidade de soluto e solvente necessários para preparar as composições por cento.
Pese o soluto e, em seguida, dissolva-o no peso específico do solvente.
Em seguida, meça a massa de um volume preciso de cada solução padrão. Em seguida, calcule a densidade de cada solução. Faça o mesmo pela solução desconhecida. Veja o vídeo desta coleção sobre densidade para obter mais informações.
Plote os valores de densidade das soluções padrão em relação aos percentuais de massa. Neste exemplo, foi elaborado um conjunto de padrões de cloreto de sódio com composições de massa que variavam de 5 a 25% de soluto em solução. Depois de traçar os dados, aplique uma linha de tendência linear e determine a equação, onde y é densidade e x é composição por cento de massa. Use a densidade da solução desconhecida, neste caso 1.053 g/mL, para determinar sua massa por cento. Resolvendo para x, verificou-se que era de 7,4%.
Agora que você já viu o básico de determinar a massa por cento das soluções aquosas, vamos dar uma olhada em alguns casos em que a concentração de uma solução deve ser conhecida.
Soluções tampão são comumente usadas em muitos experimentos de laboratório, especialmente em aplicações biológicas. As soluções tampão contêm uma concentração específica de ácidos fracos ou base dissolvidos, e seus conjugados, permitindo-lhe manter e resistir a alterações no pH. Muitas vezes, os buffers são preparados usando uma mistura de muitos sais, incluindo aqueles com grupos de fosfato que mantêm um pH constante na faixa de 7,2 a 7,6.
A porcentagem de massa também é usada para separar misturas complexas, como com este exemplo de um gradiente de densidade. Para isso, soluções com uma gama de massa por cento são preparadas e, em seguida, em camadas sequencialmente de alta massa para baixa massa por cento. Isso cria um gradiente de densidade no tubo. A amostra é então carregada na parte superior do gradiente e centrífugas. Os componentes da mistura são então separados com base no quão longe eles viajam pelo tubo.
Entender a massa por cento não é apenas fundamental para aplicações químicas, mas também para estudos ambientais. O teor de umidade do solo é importante de entender para identificar condições ambientais que possam influenciar os ecossistemas. O teor de umidade do solo é uma massa que descreve a quantidade de água mantida dentro do solo. O teor de umidade é facilmente encontrado pesando o solo úmido, dessecando o solo em um forno, e reweighing.
Você acabou de assistir a introdução de JoVE para determinar a massa por cento de uma solução aquosa. Agora você deve entender a importância da massa por cento, seu uso em laboratório, e como determiná-la para uma solução aquosa.
Obrigado por assistir!
Determinar e compreender a composição de uma solução é fundamental em uma ampla gama de técnicas químicas. Uma solução é uma mistura homogênea, composta por uma substância dissolvida em um líquido. A substância dissolvida é chamada de soluto e o fluido a granel é chamado de solvente. As soluções podem ser descritas de várias maneiras??? primeiro, pelo tipo de solvente usado para dissolver o soluto. As soluções aquosas utilizam água como solvente. Solventes orgânicos, como clorofórmio, acetonitrila ou acetona, são usados para fazer soluções orgânicas, dependendo das propriedades do soluto.
As soluções também são descritas pela quantidade de soluto dissolvido em um determinado volume do solvente, ou a concentração. Para mais informações, veja o vídeo desta coleção sobre "Soluções e Concentrações".
Uma maneira de calcular a concentração da solução é baseada na massa de cada componente da solução, chamada porcentagem de massa. Este vídeo apresentará a porcentagem de massa de soluções e demonstrará como determinar o valor no laboratório.
A quantidade de soluto no solvente pode ser expressa de várias maneiras. Primeiro, a porcentagem de massa é calculada como a massa do soluto dividida pela massa total da solução. A porcentagem de massa é escrita como porcentagem de peso/peso, pois às vezes é chamada de porcentagem de peso. No entanto, o termo porcentagem de massa é geralmente considerado correto.
A quantidade de soluto em uma solução também pode ser expressa em termos de porcentagem de massa por volume, comumente usada em biologia, e é calculada como a massa total do soluto dividida pelo volume da solução. Esta unidade não é uma porcentagem verdadeira, pois não é uma quantidade adimensional. Da mesma forma, a porcentagem de volume também é usada, onde o volume do soluto é dividido pelo volume total da solução.
A porcentagem de massa difere da porcentagem de volume, pois apenas a massa é uma quantidade aditiva. A massa da solução é a soma dos componentes. O volume, por outro lado, nem sempre é aditivo, pois as moléculas do soluto se encaixam em espaços abertos entre as moléculas de solvente, resultando em menos volume do que o esperado.
Vários métodos simples podem ser usados para determinar a porcentagem de massa de uma solução no laboratório. Primeiro, o método direto requer o registro da massa total da solução e, em seguida, a evaporação do solvente. O sólido deixado para trás é o soluto, que é então pesado e usado para calcular a porcentagem de massa.
A densidade também pode ser usada para determinar a porcentagem de massa de uma concentração desconhecida. Primeiro, uma série de soluções padrão são preparadas, com uma variedade de quantidades de soluto. Selecione padrões que variam em concentração de nenhum soluto até a solubilidade máxima do soluto. A densidade é então calculada para cada padrão e comparada com a da amostra. Agora que os fundamentos dos cálculos de porcentagem de massa foram delineados, vamos dar uma olhada no cálculo da porcentagem de massa usando o método direto e o método de densidade no laboratório.
Primeiro, pese um béquer ou prato de cristalização limpo e seco no forno e registre a massa.
Coloque um pequeno volume da solução no prato e pese com precisão a solução e o prato. Subtraia o peso do prato e registre a massa da solução.
Em seguida, coloque o prato em uma placa de aquecimento ou em um forno para retirar a água. A evaporação lenta é ideal, pois a fervura pode resultar em respingos da solução e perda de soluto. Uma vez evaporado o solvente, arrefecer o sólido restante, que é o soluto. Determine com precisão a massa. Calcule a porcentagem de massa dividindo a massa do soluto após a evaporação pela massa da solução inicial.
Primeiro, prepare cinco padrões, com composições percentuais variando do mínimo ao máximo da composição percentual desconhecida esperada. Não exceda a solubilidade do sistema. Calcule a quantidade de soluto e solvente necessária para preparar as composições percentuais.
Pesar o soluto e dissolvê-lo no peso específico do solvente.
Em seguida, meça a massa de um volume preciso de cada solução padrão. Em seguida, calcule a densidade para cada solução. Faça o mesmo para a solução desconhecida. Veja o vídeo desta coleção sobre densidade para obter mais informações.
Representar graficamente os valores de densidade das soluções-padrão em relação às percentagens mássicas. Neste exemplo, um conjunto de padrões de cloreto de sódio foi preparado com composições de porcentagem de massa variando de 5 ? 25% de soluto em solução. Depois de plotar os dados, aplique uma linha de tendência linear e determine a equação, onde y é a densidade e x é a composição percentual da massa. Use a densidade da solução desconhecida, neste caso 1,053 g / mL, para determinar sua porcentagem de massa. Resolvendo para x, descobriu-se que é de 7,4%.
Agora que você viu o básico para determinar a porcentagem de massa de soluções aquosas, vamos dar uma olhada em alguns casos em que a concentração de uma solução deve ser conhecida.
As soluções tampão são comumente usadas em muitos experimentos de laboratório, especialmente em aplicações biológicas. As soluções tampão contêm uma concentração específica de ácidos fracos dissolvidos ou bases, e seus conjugados, permitindo manter e resistir a mudanças no pH. Freqüentemente, os tampões são preparados usando uma mistura de muitos sais, incluindo aqueles com grupos fosfato que mantêm um pH constante na faixa de 7,2 ? 7.6.
A porcentagem de massa também é usada para separar misturas complexas, como neste exemplo de um gradiente de densidade. Para isso, soluções com uma faixa de porcentagem de massa são preparadas e, em seguida, colocadas em camadas sequencialmente de alta porcentagem de massa a baixa porcentagem de massa. Isso cria um gradiente de densidade no tubo. A amostra é então carregada no topo do gradiente e centrifugada. Os componentes da mistura são então separados com base na distância que percorrem pelo tubo.
Compreender a porcentagem de massa não é apenas fundamental para aplicações químicas, mas também para estudos ambientais. É importante entender o teor de umidade do solo para identificar as condições ambientais que podem influenciar os ecossistemas. O teor de umidade do solo é uma porcentagem de massa que descreve a quantidade de água retida no solo. O teor de umidade é facilmente encontrado pesando o solo úmido, dessecando o solo em um forno e pesando novamente.
Você acabou de assistir à introdução de JoVE para determinar a porcentagem de massa de uma solução aquosa. Agora você deve entender a importância da porcentagem de massa, seu uso em laboratório e como determiná-la para uma solução aquosa.
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