Determinação Da Concentração de Sacarose em Refrigerantes Por Meio Da Densidade

 

  UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE QUÍMICA 

QFL-1102  –  Fundamentos  Fundamentos de Química Experimental

RELATÓRIO DO EXPERIMENTO 4 - DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE SACAROSE EM REFRIGERANTES POR MEIO DA DENSIDADE

SÃO PAULO

 

Objetivo

O experimento tem como finalidade apresentar uma maneira de encontrar a concentração de sacarose em determinada solução, tendo conhecimento de sua densidade. Para isso, utilizou-se como amostra para análise, refrigerantes de diversas marcas  presentes no mercado, com o intuito de comparar com as informações presentes nos rótulos dos  produtos analisados. O experimento foi conduzido a partir do método da curva padrão, em que cada dupla  preparou soluções de sacarose com concentrações diferentes. Assim, ao reunir os dados da turma, foi possível elaborar uma curva que abrangesse todos os dados experimentais, minimizando assim possíveis erros aleatórios. Como foram utilizadas soluções de sacarose para a determinação da curva padrão, consideramos que os refrigerantes são compostos somente por água e sacarose, que em discussão, poderia afetar o resultado parcial. Assim, ao efetuar o ajuste linear, obtém-se um padrão para a densidade das soluções de sacarose, sendo possível calcular a concentração nos refrigerantes. O procedimento visa também o aperfeiçoamento ao utilizar as vidrarias disponíveis. Para esse experimento, fizemos o uso de pipetas e balões volumétricos, instrumentos de grande  precisão e que demandam cuidado ao determinar medidas. E ao utilizar esses equipamentos, foi  possível por em prática as técnicas de transferência quantitativa de líquidos, para reduzir perdas indesejadas.

 

Experimento 4 - Determinação da concentração de sacarose em refrigerantes por meio da densidade Pré-laboratório Propriedades físico-químicas da sacarose

- Fórmula: C12H22O11  - massa molar: 342,30 mol.L

-1

- Forma: cristais - Cor: branco - Odor: inodoro - Temperatura de Fusão: 169 - 170ºC - Solubilidade: em água: muito solúvel -Produto não perigoso - Efeitos adversos à saúde humana: A inalação, ingestão ou o contato com os olhos ou a pele pode causar irritação, podendo ser nocivo - Efeitos ambientais e perigos físicos e químicos: não apresenta risco

Composição de refrigerantes tipo cola Coca Cola:

-Carboidratos: 37 g em 350 mL -> 0.1057 g/mL -Sódio: 18 mg em 350 mL -> 18.10-3 g em 350mL -> 5.14.10 -5 g/mL

Pepsi Cola:

-Carboidratos: 39 g em 350mL -> 0.1114 g/mL -Sódio: 10mg em 350mL -> 10.10-3 g em 350mL -> 2.857.10-5 g/mL

Skin Cola: -Carboidratos: 28 28 g em 250mL 250mL -> 0,112 g/mL -3

-5

-Sódio: 20mg em 250mL -> 20.10 g em 250mL ->8.10  g/mL

 

Resultados e discussão 

A- Tabela de dados experimentais e densidade calculada A partir dos dados de massa e volume das soluções de sacarose preparadas por cada dupla, organizamos uma tabela. As medidas foram feitas em temperatura de 23,5ºC.

Tabela 1: Dados experimentais no preparo das soluções de sacarose Número do ponto

Massa Sac.1 ( ± 0,001 g)

Concentr. Sac. (g/mL)

1 2 3 4 5

0 0,756 0,752 0,744 3

0 0,03024 0,03008 0,02976 0,06

9,962 9,766 9,956 9,838 10,07

0,9962 0,9766 0,9956 0,9838 1,007

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1,492 1,499 2,001 2,004 2,004 2,51 2,502 2,501 3,001 3 3 7,002 3,525

0,05968 0,05996 0,08004 0,08016 0,08016 0,1004 0,10 04 0,10008 0,10004 0,12004 0,12 0,12 0,14004 0,141

10,258 10,225 10,424 10,197 10,012 10,684 11,189 10,097 10,255 10,132 10,154 10,289 10,829

1,0258 1,0225 1,0424 1,0197 1,0012 1,0684 1,1189 1,0097 1,0255 1,0132 1,0154 1,0289 1,0829

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

3,498 4,008 4,006 3,997 4,5 4,499 4,464 5,002 5,033 5,001 5,038

0,13992 0,16032 0,16024 0,15988 0,18 0,17996 0,17856 0,20008 0,20132 0,20004 0,20152

10,401 10,192 10,483 10,272 10,456 10,374 10,724 10,407 10,57 10,795 10,333

1,0401 1,0192 1,0483 1,0272 1,0456 1,0374 1,0724 1,0407 1,057 1,0795 1,0333

Massa solução Densidade ( ± 0,001 g) (± 0,005 g/mL)

1- Sac: sacarose. *Pesou-se o dobro da massa, pois foi utilizado balão volumétrico de 50 mL.

Desvio da densidade (g/mL) 0 0,009592358

0,010038094 0,020635649

0,054651288

0,006559217

0,028499357

0,015033407

0,018305191

0,020470039

 

B  –  Curva  Curva padrão Com base nos dados da tabela, obtemos o gráfico da densidade da solução de sacarose versus concentração da solução:

Gráfico 1: Densidade da solução de sacarose x concentraçã concentraçãoo da solução y = 0,3049x + 0,9963 R² = 0,3266

1,14     )    L    m     /    g     (    e    s    o    r    a    c    a    s    e     d    o    ã    ç    u     l    o    s     d    a    e     d    a     d    i    s    n    e    D

1,12 1,1 1,08 1,06 1,04 1,02 1 0,98 0,96 0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

0,22

Concentração Concentraç ão da solução (g/mL)

Primeiramente, uma análise visual indica que os pontos encontram-se bem dispersos  pela área estar do gráfico. Issopróximos demonstradacerto ao preparar os dados deveriam bem mais reta. descuido Isso também dificultaasnoamostras, momentojádeque definir uma reta padrão para a densidade da solução de sacarose, já que não há como identificar ao certo quais pontos são erros e quais se aproximam da densidade real. Além disso, ao analisarmos o R 2, que indica a qualidade do ajuste linear feito, vemos que está em torno de 0,3, o que indica que os valores do gráfico tem uma alta taxa de variabilidade, ou seja, não estão definidos com uma boa precisão. Porém, nesse caso, não seria possível fazer uma média dos pontos, porque cada um tem uma informação diferente, seja em massa ou em concentração e tirar uma média faria com que  perdêssemos pontos experimentais, podendo levar à informação errada. Levando em consideração a grande dispersão, seria equivocado tomar alguma conclusão com base na média de pontos dispersos, pois isso poderia gerar uma margem de erro ainda maior.

 

O que poderia ser feito para obter um ajuste fino nos dados é tirar determinados pontos do gráfico. Isso porque, apesar de perder per der informação experimental, o ponto a ser eliminado pode estar disperso o suficiente para que o identifiquemos como erro aleatório.  No caso do gráfico 1, ao retirar os pontos 11, 12, 18, 25 e 29, os mais acima e distantes da reta, obtemos:

Gráfico 2: Ajuste- Densidade da solução de sacarose x concentração da solução      )    L    m     /    g     (    e    s    o    r    a    c    a    s    e     d    o    ã    ç    u     l    o    s    a     d    e

y = 0,2696x + 0,9911 R² = 0,6328

1,07 1,06 1,05 1,04 1,03 1,02 1,01 1 0,99 0,98

    d    a     d    i 0,97    s    n    e 0,96    D

0

0,02 0,04 0,06 0,08

0,1

0,12 0,14 0,16 0,18

0 ,2

0,22

Concentração Concentraçã o da solução (g/mL)

Observamos que ao retirar os pontos, o R 2  sobe para 0,63, o que indica que o ponto retirado estava influenciando na variabilidade dos dados. Esse ajuste linear pode ser considerado melhor já que retiramos um ponto disperso, sendo que o coeficiente linear não variou muito de seu valor esperado de 0,9974 (densidade da água a 23,5ºC, fonte: CRC Handbook of Chemistry and Physics).  Não seria ideal retirar mais pontos do gráfico, já que é precipitado concluir quais pontos representam erro, considerando que temos grande dispersão dos pontos. E, ao fazer o teste e retirar mais pontos acima, o coeficiente linear acaba tendo uma maior variação, o que não é o desejado.  No geral, o resultado da regressão linear nos permite concluir que a qualidade experimental da turma como um todo não foi relativamente satisfatório, visto que os pontos deveriam estar próximos à região linear da curva padrão. Ou seja, houve vários fatores que levaram a uma discrepância significativa entre os valores. Dentre eles, podemos citar a diferença de precisão das balanças do laboratório, falha na transferência quantitativa que acarreta em perda do material, erro humano ao determinar o ponto do menisco no balão e pipeta volumétricos. Assim, o método proposto talvez não seja o mais adequado para determinar a concentração de sacarose, visto que está sujeito ao acúmulo de erros experimentais, o que  poderia levar a resultados imprecisos e conclusões precipitadas.

 

C  –  Determinação  Determinação da concentração de sacarose nas amostras Foram fornecidas 3 amostras de refrigerantes para a análise, sendo que a amostra 1 correspondia a Coca-Cola, a amostra 2 representava a Pepsi-Cola e a amostra3, Skin-Cola. Reunindo os dados em uma tabela, temos:

Tabela 2: Dados das amostras de refrigerante refri gerante  Massa Amostra de 10 mL (g) 1 10,187

Densidade (g/mL)

Concentração Sac. (g/mL)

1,0187

0,10237

2

10,223

1,0223

0,1157

3

10,178

1,0178

0,087487938

A partir da equação da reta y = 0,2696x + 0,9911, podemos obter a concentração de sacarose em cada amostra. Amostra 1: X1 =

1,0187−0,9911

 => x1 = 0,10237 g/mL

0,2696

O fabricante indicou que há 37g de sacarose em 350mL, ou seja, 0,1057g/mL. O valor obtido foi próximo ao esperado, com erro de ± 0,003 g/mL.

Amostra 2:

X2 =

1,0223−0,9911

 => x2 = 0,1157 g/mL

0,2696

O fabricante informou que há 39g de sacarose em 350mL, então 0,1114g/mL. O valor obtido também foi próximo, com erro de ± 0,004 g/mL. Amostra 3: X3 =

1,0178−0,9911 0,2696

 => x3 = 0,099g/mL

O fabricante indicou que há 28g de sacarose em 250mL, ou 0,112g/mL. O valor obtivo foi próximo, com erro de ± 0,02 g/mL. Os resultados das três amostras se encontram coerentes com os valores indicados pelos fabricantes. A maior discrepância foi obtida com a amostra 3, de 0,02g/mL, o que é um ótimo resultado tendo em vista os métodos empregados e a curva padrão obtida. Apesar ser um

 

método que inclui perdas através de transferência de material e erros com relação ao uso das vidrarias, além da curva encontrada a partir do gráfico com diversos pontos dispersos, pudemos obter resultados bem próximos ao esperado. Uma provável causa para a discrepância da terceira amostra é a ambientação incorreta da pipeta volumétrica, visto que era a última amostra a ser analisada e faltava pouco tempo para o término da aula. Os demais componentes do refrigerante não influenciam significativamente no resultado final, visto que a quantidade desses componentes é relativamente baixa em relação à quantidade de sacarose em um mesmo volume de amostra. O que poderia vir a interferir na análise é o gás carbônico presente nos refrigerantes. O gás carbônico na água determinaria um valor maior da massa de 10 mL das amostras, o que não seria levado em conta, já que assumimos as amostras como solução de sacarose, e assim chegaríamos a um resultado maior de concentração de sacarose, levando à imprecisão do  processo. Portanto, é imprescindível o tratamento das amostras para eliminar todo gás carbônico que poderia influenciar no experimento, tornando-as degaseificadas e adequadas para a pesagem de 10 mL.