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UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS CURSO: FARMÁCIA DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA ANA PAULA PEDRO VALLEJO R.A.: 0427731 POLO: RANGEL DATA: 27/03/2022 2 TÍTULO DO ROTEIRO: Solubilidade de Soluções: Caracterização de Soluções Insaturadas, Saturadas e Supersaturadas AULA 1 – ROTEIRO 1 INTRODUÇÃO Solubilidade é a propriedade física das substâncias de se dissolverem, ou não, em um determinado líquido. Soluto são os compostos químicos que se dissolvem em outra substância. Solvente é a substância no qual o soluto será dissolvido para a formação de um novo produto. Solução = soluto + solvente Classificação das soluções: 1- Soluções sólidas (ligas metálicas: Ouro [Au] + Cobre[Cu]). 2- Soluções líquidas (ácido clorídrico[HCl] + H2O). 3- Soluções gasosas (ar atmosférico). Classificação dos solutos: Solúvel: são os solutos que se dissolvem no solvente. Pouco solúvel: são os solutos que apresentam dificuldade de se dissolver no solvente. Insolúvel: são os solutos que não se dissolvem no solvente. Um princípio comum em solubilidade é: “semelhante dissolve semelhante”. Isso quer dizer que um soluto polar tende a se dissolver em um solvente polar. O mesmo é verdadeiro para substâncias apolares. Exemplos: Os hidrocarbonetos, compostos presentes na gasolina, são apolares e apresentam pouca solubilidade em água, que é polar. Os álcoois, como o etanol e o metanol, são polares devido à presença do oxigênio na cadeia carbônica e, por isso, são solúveis em água. 3 Os sais apresentam solubilidade diferenciada. Eles podem ser classificados em: sal solúvel e sal praticamente insolúvel. O coeficiente de solubilidade determina a capacidade máxima do soluto que se dissolve em uma determinada quantidade de solvente, conforme as condições de temperatura. A capacidade de solubilidade química de uma substância submetida à alteração de temperatura não é linear. A variação da capacidade de solubilidade, em função da temperatura, é conhecida por curva de solubilidade. Ponto de saturação: é o limite máximo de dissolução de um soluto num solvente, numa determinada temperatura. A partir desse ponto se for colocado mais soluto ele não se dissolverá e irá se depositar no fundo frasco, formando o corpo de fundo ou corpo de chão. Classificação das soluções: Solução insaturada → é toda solução que contém soluto com quantidade inferior à definida pelo coeficiente de solubilidade, são homogêneas. Solução saturada → é toda solução que contém dissolvida exatamente a quantidade de soluto definida pelo coeficiente de solubilidade. Solução supersaturada → é toda solução que contém dissolvida uma quantidade superior à definida pelo coeficiente de solubilidade. É uma solução instável e o excesso pode formar corpo de fundo. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Procedimento Experimental 1.1 Soluções de Tiossulfato de Sódio Parte A Adicionamos 5ml de água destilada em 3 tubos de ensaio identificados como A, B e C. Pesamos as massas de tiossulfato de sódio para colocarmos em cada tubo de ensaio. Após a mistura deixamos os tubos na água gelada à 20°C por 5 minutos. Agitamos e verificamos a dissolução do sal. No tubo A e B o sal se dissolveu e no tubo C não se dissolveu. Após essa análise adicionamos uma pitada do tiossulfato de sódio nos tubos e agitamos novamente. No tubo A foi diluído completamente se tornando insaturado, Tubo B saturado e Tubo C saturado com precipitado. A B C Insaturado Saturado Saturado com precipitado 5 Parte B I- Sabendo-se que o coeficiente de solubilidade para Na2S2O3 é igual a 70,1 g/100 g a 20 °C, como podemos caracterizar as três soluções preparadas (tubos A, B e C)? Demonstre os cálculos. II- Equacione o equilíbrio de solubilidade referente a essa solução de Na2S2O3. Na2S2O3 2Na+ + (S2O3)2- III- Tendo em vista que a solubilidade do Na2S2O3 corresponde a 0,2255 mol.L-1, determine qual será a concentração de íons de sódio (Na+) presentes em uma solução saturada desse sal. Na2S2O3 = 0,2255 mol/L 1 L 0,2255 mol Na2S2O3 2 [Na+] [S2O32-] 1 mol 2 mol 1 mol 0,2255mol 2 (0,2255)mol (0,2255) 0,451 6 IV- Determine a constante de equilíbrio de solubilidade (KPS) para o Na2S2O3. 7 1.2 Soluções de Cloreto de Amônio Parte A Nessa parte do procedimento colocamos nos tubos de ensaio 5ml de água destilada e deixamos os tubos em banho maria à 40°C, pesamos as massas de cloreto de amônia para cada tubo D, E e F. Fizemos as transferências das massas para os tubos, agitamos e verificamos que no tubo D a mistura se dissolveu completamente, no tubo E não foi dissolvido completamente, pois, formou corpo de fundo e no tubo F a massa não foi dissolvida. Voltamos com o tubo para o banho maria com a mesma temperatura por 5 minutos. Adicionamos uma pitada da massa nos três tubos e verificamos que o tubo D ficou insaturado, tubo E saturado com precipitado e tubo F saturado com precipitado. D E F Insaturado Saturado com Precipitado Saturado com Precipitado 8 Parte B I - Sabendo-se que o coeficiente de solubilidade para NH4Cl é igual a 45,8 g/100 g a 40 °C, como podemos caracterizar as três soluções preparadas (tubos D, E e F)? Demonstre os cálculos. II - Equacione o equilíbrio de solubilidade referente a essa solução de NH4Cl. NH4Cl NH4+ + Cl- III - Tendo em vista que a solubilidade do NH4Cl corresponde a 8,562 mol.L-1, determine qual será a concentração de íons de amônio (NH4+) presentes em uma solução saturada desse sal. 9 IV - Determine a constante de equilíbrio de solubilidade (KPS) para o NH4Cl. 10 1.3 Avaliação da Saturação do Sobrenadante em Soluções Supersaturadas de NH4Cl Parte A Com a pipeta retiramos o liquído que ficou no tubo F sem mexer no corpo que ficou depositado no fundo. Colocamos em outro tudo de ensaio classificado pela letra G, adicionamos uma pitada do cloreto de amônio nesse tubo G e se formou corpo de fundo, porém, quando colocamos o tubo no banho à 40°Ca massa se diluiu, retiramos o tubo e colocamos no banho de gelo por 5 minutos. Ao colocar o tubo nesse último banho ele se precipitou formando um corpo flocado. Tubo G 11 TÍTULO DO ROTEIRO: Solubilidade de Soluções: Curva de Solubilidade AULA 1 – ROTEIRO 2 INTRODUÇÃO Uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias é chamada de solução. Para se obter uma solução precisamos de dois componentes importantes que são o soluto e o solvente. A substância que se dissolve é o soluto e o solvente é o que promove a dissolução do soluto. A água é conhecida como solvente universal, pois, dissolve muitas substâncias. O gráfico onde se relaciona a solubilidade de um determinado soluto com a temperatura é chamado de curva de solubilidade. Através dele podemos analisar como se comporta a solubilidadecom a variação de temperatura. Os pontos que se encontram exatamente sobre a curva são de uma solução saturada, o ponto acima da curva é de soluções supersaturadas e abaixo da curva são de soluções insaturadas. 12 RESULTADOS E DISCUSSÃO Parte A – Construção da Curva de Solubilidade Separamos 8 tubos de ensaios e com identificação, adicionamos a massa de NH4Cl com água destilada conforme tabela abaixo Tubo m NH4Cl (g) V (mL) 1 0,75 2,5 2 1,145 2,5 3 1,30 2,5 4 1,38 2,5 5 1,5 2,5 6 1,64 2,5 7 1,75 2,5 8 2 2,5 A cada dois minutos deixávamos a solução em temperaturas de 20°C, 40°C, 60°C e 80°C e identificamos como estava a solubilidade do sal em cada uma das temperaturas. Abaixo segue o quadro com as respostas se o sal foi solubilizado ou não. Tubo 20°C 40°C 60°C 80° 1 Sim Sim Sim Sim 2 Não Não Sim Sim 3 Não Não Não Sim 4 Não Não Não Não 5 Não Não Não Não 6 Não Não Não Não 7 Não Não Não Não 8 Não Não Não Não 13 Parte B – Questões 1. Construa a curva de solubilidade em papel milimetrado. 2. Compare os resultados obtidos com a curva de solubilidade teórica obtida para o KNO3. Figura: Curva de solubilidade para o cloreto de amônio em água. Fonte:https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/curvas-solubilidade.htm. Acesso em: 06 out. 2019. Resposta: A Dissolução é linear (reta) e o nitrato de prata é uma curva quando colocado no gráfico. 14 TÍTULO DO ROTEIRO: Preparo de Soluções com Diferentes Concentrações AULA 3 – ROTEIRO 1 INTRODUÇÃO A concentração de uma solução é toda a forma de expressar a proporção existente entre as quantidades de soluto e solvente ou, então, as quantidades de soluto e solução. Concentração em % (m/v) A quantidade de soluto em gramas dissolvido em 100 mL de solução. Concentração Molar (M) ou concentração em (mol/L) O número de mols (n) dissolvidos em um volume de solução dado em Litros. Concentração NormaL (N) ou concentração em (ne/L) É o número de equivalentes grama (ne) dissolvidos em um volume de solução dado em Litros. 15 RESULTADOS E DISCUSSÃO Parte 1 – Preparo de Solução de Cloreto de Sódio 5% Anotações sobre o preparo da solução de NaCl 5%. Nesse preparo pesamos 2,5g de NaCl na balança e colocamos dentro do béquer para ser feito a diluição com água destilada. A mistura foi transferida para o balão volumétrico e adicionamos água até a marca de aferição com o auxílio da pipeta Pasteur. 16 Parte 2 – Preparo de Solução de NaOH 0,10M Nesse preparo pesamos 0,2 g de NaOH (hidróxido de sódio) na balança e colocamos dentro do béquer para ser feito a diluição com água destilada. A mistura foi transferida para o balão volumétrico e adicionamos água até a marca de aferição com o auxílio da pipeta Pasteur. 17 Parte 3 – Preparo de Solução de H2SO4 0,2N Nesse preparo pipetamos 0,3mL de ácido sulfúrico e colocamos dentro do béquer contendo 25mL de água destilada, tudo feito dentro da capela. A mistura foi transferida para o balão volumétrico e adicionamos água até a marca de aferição com o auxílio da pipeta Pasteur. 18 TÍTULO DO ROTEIRO: Cinética química; Efeito da superfície de contato, temperatura e concentração na velocidade da reação AULA 3 – ROTEIRO 2 INTRODUÇÃO É a parte da química que estuda a velocidade de uma reação química e os fatores que influenciam. Velocidade média de uma reação A maior ou menor rapidez (velocidade) com que uma reação ocorre é calculada pela relação entre a quantidade de um reagente (ou produto )que é consumido ( ou produzido) e o intervalo de um tempo gasto para isso.Normalmente essa velocidade é uma velocidade média. As quantidades das das substâncias são medidas em mol/L , massas, volumes (gases), etc;Já o intervalo de tempo pode ser dado em segundos, minutos ou horas. A velocidade média é expressa então por : Vm = variação da concentração Intervalo de tempo A velocidade média de consumo ou produção de uma substância não é constante durante a reação. Uma substância que está sendo consumida ela é máxima no início da reação e mínima no final; já para uma substância que está sendo produzida seu valor é mínimo no início da reação e máximo no final. A velocidade média de todas as substâncias que fazem parte de uma reação nem sempre é a mesma, no mesmo instante, estes valores estão relacionados com os seus respectivos coeficientes estequiométricos. Existem fatores que podem influenciar na velocidade de uma reação, e dentre esses fatores podemos citar a teoria das colisões. Quando as moléculas reagentes se a colidem entre elas e formam novas substâncias serão colisões efetivas ou eficazes, se as colisões entre as moléculas e agentes não formarem novas substâncias serão colisões não efetiva ou não eficazes. 19 De acordo com a teoria das colisões pode-se afirmar que a velocidade de uma reação depende da frequência das colisões, da energia das colisões e da orientação das moléculas nas colisões. A frequência e a energia das colisões são afetadas pelo, estado particular (sólido, líquido ou gasoso) em que se encontra os reagentes, temperatura em que se realiza a reação, eletricidade, luz, pressão, catalisadores e concentração dos reagentes. 20 RESULTADOS E DISCUSSÃO Parte 1 – Influência da Superfície de Contato sobre a Velocidade de Reação 1. Com auxílio de caneta para marcação em vidro, nomeie dois béqueres como: Teste 1 e Teste 2. 2. Adicionar, com auxílio de uma proveta, 50 mL de água destilada a cada béquer nomeado. (Figura abaixo). 3. Pesar, separadamente, os dois comprimidos efervescentes. Massa do comprimido efervescente 1 = 1,1 g Massa do comprimido efervescente 2 = 1,2 g 4. Zerar o cronômetro para iniciar a contagem do tempo de dissolução do comprimido efervescente. 5. Ao béquer indicado como “Teste 1”, adicionar um comprimido inteiro tomando o cuidado de acionar o cronômetro no momento da sua adição ao béquer. Marcar o tempo Teste 1 Teste 2 50 mL de água destilada 50 mL de água destilada Comprimido 1 (INTEIRO) Teste 1 Tempo gasto para dissolver o comprimido = 4:40m 21 6. Triturar em almofariz com pistilo, o comprimido 2 efervescente. 7. Ao béquer indicado como “Teste 2”, adicionar todo o comprimido efervescente triturado tomando o cuidado de acionar o cronômetro no momento da sua adição ao béquer. Marcar o tempo Efetuar o cálculo da velocidade de dissolução (V1). Vm = , = 0,0040 𝑔/𝑠 Efetuar o cálculo da velocidade de dissolução (V2). Vm = , = 0,009 𝑔/𝑠 Comparar os dois resultados e escrever abaixo as suas conclusões a respeito da influência da superfície de contato sobre a velocidade de dissolução do comprimido: Quando trituramos o comprimido aumentámos a superfície de contato que reage com a água, dessa forma o comprimido se dissolve em um tempo menor do que se ele estivesse inteiro. Comprimido 2 (TRITURADO) Teste 2 Tempo gasto para dissolver o comprimido = 2:08m 22 Parte 2 - Influência da Temperatura sobre a velocidade de reação 1. Com auxílio de caneta para marcação em vidro, nomeie dois béqueres como: Teste 3 e Teste4. 2. Pesar, separadamente, os dois comprimidos efervescentes. Massa do comprimido efervescente 1 = 1,7 g Massa do comprimido efervescente 2 = 1,8 g 3. Zerar o cronômetro para iniciar a contagem do tempo de dissolução do comprimido efervescente. 4. Adicionar um comprimido inteiro tomando o cuidado de acionar o cronômetro no momento da sua adição à água destilada gelada. 5. Travar a cronometragem no momento em que todo o comprimido tiver se dissolvido e anotar o tempo (segundos). Teste 3 Tempo gasto para dissolver o comprimido = 1:36m Teste 3 Teste 4 50 mL de água destilada (GELADA). Anotar a temperatura da água gelada =16°C 50 mL de água destilada fervente. Anotar a temperatura da água quente = 80°C Comprimido 1 (INTEIRO) 23 6. Zerar o cronômetro para iniciar a contagem do tempo de dissolução do comprimido efervescente. 7. Adicionar um comprimido inteiro tomando o cuidado de acionar o cronômetro no momento da sua adição à ÁGUA DESTILADA FERVENTE 8. Travar a cronometragem no momento em que todo o comprimido tiver se dissolvido e anotar o tempo (segundos). Efetuar o cálculo da velocidade de dissolução (V3). Vm = , = 0,018 𝑔/s Efetuar o cálculo da velocidade de dissolução (V4). Vm = , = 0,095 𝑔/s Comparar os dois resultados e escrever abaixo as suas conclusões a respeito da influência da superfície de contato sobre a velocidade de dissolução do comprimido: Quando se aumenta a temperatura aumenta a velocidade da reação com isso o comprimido dissolvido na água quente dissolve mais rápido que na água gelada. Teste 4 Tempo gasto para dissolver o comprimido = 19s Comprimido 2 (INTEIRO) 24 Parte III: Influência do tipo de eletrólito (reagente) sobre a velocidade de reação 1. Com auxílio de caneta para marcação em vidro, nomeie 2 tubos de ensaio como: Forte e Fraco. 2. Zerar o cronômetro para iniciar a contagem do tempo de reação. 3. Adicione ao tubo “Forte” fragmentos de pó de carbonato de cálcio e acione o cronometro. Ocorrerá liberação de gás durante a reação. 4. Trave o cronômetro no momento que for interrompida a liberação de gás e anotar o tempo (segundos). 5. Repetir o procedimento para o tubo “Fraco”. Comparar os dois tempos e escrever abaixo as suas conclusões a respeito da influência da força do eletrólito sobre a velocidade de reação: O ácido clorídrico dissolve o comprimido mais rápido porque libera mais íons do que o ácido acético. Forte Fraco Adicionar 2 mL de ácido clorídrico (HCl) 5 M Adicionar 2 mL de ácido acético (CH3COOH) 5 M Forte Adicionar fragmentos de pó de carbonato de cálcio. Tempo = 4s Fraco Adicionar fragmentos de pó de carbonato de cálcio. Tempo = 11s 25 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001. USBERCO, J. SALVADOR, E. Química: volume único. 5. ed. São Paulo: Saraiva, 2002. FELTRE, R. Química: volume 2. 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004. p. 151. ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001. FONSECA, M. R. M. Completamente química: físico-química. São Paulo: FTD, 2001. ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2007. BACCAN, N. et al. Química analítica quantitativa elementar. 3. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2001. BALL, D. W. Físico-química: volume 1. 5. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2016. CASTELLAN, G. Fundamentos de físico-química. Rio de Janeiro: LTC, 1986. DE BONI, L. A. B.; GOLDANI, E. Introdução clássica à química geral. Porto Alegre: Tchê Química Cons. Educ. Ltda, 2007. FARAH, S. Físico-química. São Paulo: Sol, 2018. p. 15. FELTRE, R. Fundamentos da química: volume único. 2. ed. São Paulo: Saraiva, 1997. FELTRE, R. Química: volume 2. 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004.
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