relatório quimica - solubilidade

relatório quimica - solubilidade

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR NORTE – RS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

RELATÓRIO REFERENTE À AULA PRÁTICA DE SOLUBILIDADE

ACADÊMICOS: Carlos Eduardo Pinno, Caroline Abreu, Fernando Piaia, Joceane Azolim, Luísa Lencina.

PROFESSORA: Eliane dos Santos.

TURMA: 2.

DISCIPLINA: Química Geral.

Frederico Westphalen, 28 outubro de 2010.

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO

O presente trabalho visa relatar os testes de solubilidade de algumas substâncias, com o objetivo de classificá-los de acordo com sua interação com determinado solvente, os quais serão identificados na prática laboratorial e, por conseguinte descrevidos. O conceito de solubilidade, de forma geral é a capacidade de uma substância tem de se dissolver em outra. E solução é uma mistura de soluto mais solvente, em uma única fase podendo assim ser classificada como homogênea. Considerando essa classificação, temos as ramificações, onde às soluções serão classificadas em: saturadas, insaturadas e supersaturadas.

A solução é chamada saturada quando contém uma quantidade de soluto igual à solubilidade a uma dada temperatura. Na solução saturada o soluto dissolvido e o não dissolvido estão em equilíbrio dinâmico entre si. Insaturada quando contém uma quantidade de soluto inferior à solubilidade a uma dada temperatura e Supersaturada quando a solução que contém uma quantidade de soluto superior a solubilidade a uma dada temperatura. A solução supersaturada é instável, e a mínima perturbação do sistema faz com que o excesso de soluto dissolvido precipite, tornando-se uma solução saturada com presença de corpo de fundo. Em geral podem-se obter soluções supersaturadas aquecendo uma solução saturada que tenha parte do soluto não dissolvido.

Esta prática foi realizada visando identificar algumas variáveis que afetam a solubilidade utilizando técnicas simples de extração, recristalização e filtração.

1 REFERENCIAL TEÓRICO

1.1 Solução.

Antes de tratarmos de concentração é necessário conhecer um pouco sobre solução. Afinal, o que é uma solução?

Define-se solução como sendo uma mistura homogênea composta de dois ou mais componentes. Uma solução consiste de:

  1. Solvente: Este é o componente da solução que se apresenta em maior quantidade. Freqüentemente, mas não necessariamente, ele é a água, o que caracteriza uma solução aquosa. Em nosso curso trataremos apenas de solução aquosa.

  2. Soluto: Este é o componente que, usualmente, se apresenta em menor quantidade. É a substância que se dissolve no solvente.

Quando uma substância sólida se dissolve em um líquido, o sólido parece desaparecer. As partículas do sólido de tamanhos visíveis se quebram em partículas minúsculas que são distribuídas ao acaso através do líquido, e o líquido permanece transparente, o que dá sentido de ser homogênea, isto é, de composição única. O soluto forma uma espécie de ligação com o solvente. No caso de soluções aquosas, esta ligação pode ser do tipo de ligações de hidrogênio, como no caso do açúcar em água (Figura 1.1), ou de hidratação (solvatação, no caso do solvente não ser a água), como ocorre com o sal de cozinha (cloreto de sódio) em água (Figura 1.2).

F

Figura 1.2: Dissolução do NaCl em água.

igura 1.1: Dissolução do açúcar em água.

1.2 Água como solvente.

A distribuição de moléculas em um fluido é controlada pela energia de interação entre as mesmas. A natureza da interação, por sua vez, depende sensivelmente da geometria molecular e distribuição das cargas. No caso particular da água, ela é uma molécula polar e a ligação de hidrogênio entre suas próprias moléculas ou com outras de mesma afinidade é um componente predominante para as energias de interação.

Formalmente as propriedades das soluções podem ser levadas em consideração em termos de três contribuições para com a energia potencial total: efeitos de solvente-solvente, solvente-soluto e soluto-soluto.

A água dissolve muitas substâncias sólidas, líquidas ou gasosas, especialmente ácidos e sólidos iônicos. Moléculas que são facilmente miscíveis com a água são provavelmente também polares e contém um ou mais grupos capazes de fazerem ligações de hidrogênio.

Por ser polar, a água aproxima-se dos íons que formam um composto iônico (sólido) pelo pólo de sinal contrário à carga de cada íon, conseguindo assim anular suas cargas e desprendê-los do resto do sólido. Uma vez separado do sólido, os íons são rodeados por moléculas de água, evitando que eles regressem ao sólido (ex. NaCl).

Devido à natureza polar da água, NaCl pode ser separado em seus íons, isto é, Na+ e Cl-, o que significa que o lado da molécula da água que contém os átomos de hidrogênio (+) atrairão os íons Cl-, e os íons Na+ serão atraídos pelo lado do átomo de oxigênio (-) da água (Figura 1.3). Esta é a maneira como as substâncias sólidas iônicas se dissolvem na água, e este processo é chamado de hidratação (Figuras 1.2 e 1.3). Quando o solvente é outro que não a água, o processo é denominado de solvatação.

Figuras 1.3 e 1.4: Hidratação dos íons Na+ e Cl-.

Nem todas as substâncias são polares. Algumas são não polares ou apolares. Benzeno é um solvente comum apolar. Devido à existência de substâncias polares e apolares, há uma regra que os estudantes e químicos gostam de usar, para verificar se as substâncias podem se dissolver. A regra é: “o semelhante se dissolve no semelhante”. Isto significa que se um químico está tentando dissolver um soluto polar, um solvente polar deve ser usado, e de modo semelhante, se ele está tentando dissolver um soluto apolar, um solvente apolar deve ser usado. Esta regra funciona em cerca de 95% das vezes, porém como em todas as regras há sempre exceções.

Algumas propriedades do soluto que são relevantes para a solvatação: verificar se o soluto é iônico, polar ou não polar, e neste último caso, a extensão com que ele é polarizável.

Propriedades do solvente que são relevantes para a solvatação: verificar se podem transferir prótons ou se apresentam ou não dipolo em suas moléculas.

1.3 Concentração.

A palavra concentração se refere à quantidade de soluto que é dissolvido em um solvente.

2 MÉTODOS E PROCEDIMENTOS

2.1 Materiais

2.1.1 Vidrarias

  • Bastão de vidro;

  • Béqueres;

  • Funil;

  • Pipetas graduadas;

  • Tubos de ensaio.

2.1.2 Substâncias utilizadas

  • Acetanilida;

  • Acetato de sódio;

  • Carbonato de cálcio;

  • Carbonato de sódio;

  • Cloreto de alumínio;

  • Cloreto de sódio;

  • Iodo em solução aquosa;

  • n-butanol;

  • Nitrato de potássio;

  • Querosene;

  • Sulfato de sódio.

2.1.3 Outros materiais

  • Balança analítica;

  • Chapa de aquecimento;

  • Espátula;

  • Papel filtro;

  • Suporte universal.

2.2 Procedimentos

Após uma breve fundamentação teórica sobre solubilidade realizada oralmente foram realizados experimentos com intuito de verificação de solubilidade das diversas substâncias acima citadas.

A atividade inicial descrita pela fundamentação teórica tratava da realização de testes de solubilidade, esta requereu as seguintes misturas realizadas cada qual em seu devido tubo de ensaio devidamente demarcado:

  1. 3 mL de H2O + 1 mL de etanol;

  2. 3 mL de H2O + 1 mL de n-butanol;

  3. 3 mL de H2O + 1 mL de querosene;

  4. 3 mL etanol + 1 mL de n-butanol;

  5. 3 mL etanol + 1 mL de querosene;

  6. 3 mL n-butanol + 1 mL de querosene.

A figura abaixo demonstra as misturas descritas acima, em seus devidos tubos de ensaio.

Figura 2.1: tubos de ensaio com soluções.

Em segundo momento, referente a seguinte atividade realizou-se a adição de 1 mL de querosene em 3 mL de solução aquosa saturada de Iodo ( aproximadamente 0,03% m/v) com intuito de verificação da solubilização de acordo com a polaridade de determinada substância. Observando o tubo localizado à direita na figura 2.1 é possível a visualização do resultado obtido com esta experimentação.

O seguinte experimento requeria dissolução de 0,5 g de acetanilida em 4 mL de álcool, adicionando, em segundo momento 20 mL de água destilada à solução e levando a um recipiente com gelo a referida mistura.

Posteriormente, com os resultados esperados obtidos, realizou-se processo de filtração com papel apropriado e um funil separando novamente a acetanilida.

A prática também abordou a temática de solubilidade de sais. Foram adicionados individualmente em aproximadamente 3 mL de água destilada recém fervida e solubilizados os seguintes sais em pequenas doses( uma ponta de espátula):

  • Cloreto de sódio;

  • Sulfato de sódio;

  • Cloreto de alumínio;

  • Carbonato de cálcio;

  • Carbonato de sódio;

  • Acetato de sódio.

Evidenciando as experimentações descritas acima, a figura 2.2 demonstra alguns destes experimentos citados anteriormente.

Figura 2.2: tubos de ensaio contendo sais solubilizados em água destilada recém fervida.

Finalizando a prática foi adicionado nitrato de potássio à 5 mL de água destilada, este procedimento foi realizado 2 vezes com massas de nitrato de potássio de 7,0 g e 8,0 g respectivamente. Após realizada a adição, a solução foi aquecida em banho-maria com intuito de observar a qual temperatura precisamente o sal se dissolveria na água destilada e a qual temperatura se iniciaria o processo de cristalização do sal dissolvido.

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Com o decorrer da prática foi possível a constatação da dissolução do soluto de acordo com a polaridade do solvente, ou seja, uma substância polar dissolve outra substância polar, da mesma forma tal qual uma substância apolar dissolve outra substância apolar. Realizando uma analise detalhada da tabela 3.1 é possível a percepção deste fato.

Qtde mL

Substância 1

Polaridade

 

Qtde mL

Substância 2

Polaridade

 

Resultado

3

água

Polar

+

1

n-butanol

Apolar

=

Imiscíveis

3

água

Polar

+

1

querosene

Apolar

=

Imiscíveis

3

água

Polar

+

1

etanol

Polar

=

Miscíveis

3

etanol

Polar

+

1

n-butanol

Apolar

=

Imiscíveis

3

etanol

Polar

+

1

querosene

Apolar

=

Imiscíveis

3

n-butanol

Apolar

+

1

querosene

Apolar

=

Miscíveis

3

iodo (solução aquosa 0,03%)

Apolar

+

1

querosene

Apolar

=

iodo separou-se da água e foi dissolvido pela querosene

Tabela 3.1: Resultados obtidos em testes de miscibilidade entre substâncias de diferentes polaridades.

Através da observação da mesma também é possível perceber que o iodo em solução aquosa, ao entrar em contato com a querosene separa-se da água em que estava parcialmente dissolvido e se une com a querosene, fato este que comprova a igual polaridade entre iodo e querosene.

Ao dissolver 0,5 g de acetanilida em 4 mL de etanol e posteriormente acrescentando-se 20 mL de água destilada e submetendo a mesma solução a baixa temperatura foi verificado o fenômeno de cristalização na solução. Graças a este fenômeno foi possível realizar a separação da acetanilida da solução por meio de filtração simples.

Também foram realizados testes de solubilidade com sais diversos, adicionando uma pequena quantidade à aproximadamente 3 mL de água destilada recém fervida, o propósito deste procedimento é o fato de que o aumento da temperatura causar desordem entre os átomos constituintes da solução, facilitando sua união conseguintemente, se esta for possível. Os sais utilizados no procedimento foram: cloreto de sódio, sulfato de sódio, cloreto de alumínio, carbonato de cálcio, carbonato de sódio e acetato de sódio. Após minuciosa analise foi constatado que o carbonato de cálcio e o carbonato de sódio são apolares por se dissolverem momentaneamente a água e após alguns instantes tornar a se separar da mesma. Os demais sais foram dissolvidos pela água e consequentemente verificada sua polaridade, pelo fato da água ser uma substância polar, como há a possibilidade de afirmar com base nos dados da tabela 3.1 a determinação que substâncias polares dissolvem substâncias polares e apolares dissolvem apolares.

Finalizando a prática foi efetuada pesagem em balança analítica de duas doses de nitrato de potássio, com massas de 7,0 g e 8,0 g respectivamente, com intuito de dissolver as mesmas individualmente em 5 mL de água destilada e aquecendo as mesmas em banho-maria até 80ºC buscando a solubilização e suposta cristalização após esfriamento da solução, porém não foi possível a verificação dos resultados desta técnicas, pelo fato dos sais não dissolverem por completo à temperatura máxima utilizada no experimento.

4 CONCLUSÃO

Com a realização desta atividade prática observou-se, que são diversos os fatores que influenciam na solubilidade de um composto, principalmente a polaridade e a temperatura. A temperatura auxilia na reversão de imiscibilidade da substância que muitas vezes não é solúvel a temperatura ambiente, porém com a elevação temperatura foi possível tornar viável a solubilização. A substância polar tende a se dissolver bem em outra substância polar e a substância apolar tende a se dissolver bem em outra apolar.

Entretanto, a prática obteve soluções miscíveis e imiscíveis, por diferentes fatores levando então a compreensão de que cada composto possui uma solubilidade particular, com seus fatores adjacentes e em diferentes soluções, podendo ser reversível elevando a temperatura ou não.

REFERÊNCIAS

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SKOOG, D. A. et al. Fundamentos de Química. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2006.

BRADY,James E. e HUMISTON,Gerard E. Química Geral.Rio de Janeiro,Livros Técnicos e Científicos,1981

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SKOOG, D. A. et al. Química na Web.n. 29, agosto. 2008. Disponível em:

<http://www.ip.pt/~ip253075> Acesso em: 31 out.2009.

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Universidade Federal de São Carlos - Departamento de Química, 2004. Disponível em: <http://www.dq.ufscar.br/> Acesso em: 23 out.2009

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