Relatório 1 - Química Orgânica

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Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro - UNIRIO
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde - CCBS
Escola de Ciências Biológicas - ECB
Departamento de Ciências Naturais - DCN
Disciplina de Química Orgânica
Professor: Edwin Gonzalo Azero Rojas
Curso: Biomedicina
Aluno: Ana Clara Rodrigues Percegoni
Destilação da Gasolina
Prática realizada no dia: 16/05/2022 N° da prática: 01
I. Objetivos
Os objetivos desta prática foram avaliar a composição da gasolina e verificar sua
acidez através do processo de destilação simples.
II. Introdução
A gasolina é um combustível fóssil derivado do petróleo composto de
hidrocarbonetos que possuem de 5 a 10 átomos de carbono, podendo variar.[1] Seu
ponto de ebulição é considerado baixo e seu processo de combustão libera uma
grande quantidade de energia potencial, o que a torna favorável para uso como
combustível. [2] A composição da gasolina também pode conter compostos de
enxofre e de nitrogênio que podem contribuir para sua acidez. Quando há esses
compostos em sua composição, isso se torna um problema pois afeta sua pureza,
exigindo processo de refinagem da mesma. [1]
A quantidade de átomos de carbono irá determinar o tamanho das cadeias de
hidrocarbonetos que compõem a gasolina, podendo variar de cadeias pequenas a
maiores e mais complexas. Esta variação nas cadeias de hidrocarbonetos determina
as propriedades físicas de cada molécula, e isso interfere na destilação de cada
parte dos compostos da gasolina. Com isso, é essencial o conhecimento dos
componentes do combustível para a destilação ser efetiva, e para se determinar as
frações predominantes da gasolina. [2]
A faixa de destilação da gasolina varia de 30 a 180 graus Celsius. Como ela é
composta por hidrocarbonetos, a destilação simples é o processo ideal para se
analisar os diferentes pontos de ebulição dos seus componentes, permitindo sua
identificação pela quantidade de átomos de carbono que os compõem de acordo
com os pontos de ebulição descritos em literatura: Butano = 0ºC [3], Pentano = 36ºC
[4], Hexano = 69ºC [5], Heptano [6]= 98,4ºC , Octano = 125,6ºC[7], Nonano= 151ºC .
A octanagem da gasolina tem função de dar mais resistência à detonação do
combustível em motores. Quanto maior a octanagem, maior será a capacidade do
combustível de ser comprimido sem ocorrer detonação do motor, aumentando seu
desempenho. [2].
III. Materiais e Métodos
Materiais utilizados
● Balão de fundo redondo de 125 mL
● Manta de aquecimento
● Cabeça de destilação e unha
● Termômetro de 0 a 200 C e rolha para termômetro
● Condensador de tubo reto
● Provetas graduadas de 100 e 25 mL
● Suportes, garras, mufas e tripé
● Funil
● Pipeta de 10 mL
● Tubo de ensaio
● Pêra
● Tela de amianto
Metodologia
Primeiramente, o sistema de destilação foi preparado através da montagem de seus
componentes. Foram utilizados: 3 Tripés, garras e mufas, que foram devidamente
ajustados na angulação e abertura corretas para apoiarem condensador de tubo
reto. Em um tripé também foi ajustado o suporte com a tela de amianto para suportar
a manta de aquecimento. Após serem feitos todos os ajustes, o condensador foi
então montado com a cabeça de destilação, que recebeu o termômetro e sua rolha,
e a unha em suas respectivas extremidades do tubo. Após a montagem, onde foi
assegurado que não havia tensão sob nenhum componente de vidraria, foi inserida
uma proveta graduada abaixo da unha do sistema para coleta do conteúdo
destilado. Após, as mangueiras foram acopladas ao sistema e à saída de água, e
conferiu-se que estavam bem seguras. A água para resfriamento do tubo de
condensação foi liberada pela abertura de seu registro, e por fim, a manta de
aquecimento foi colocada em seu suporte.
Foram medidos 100 mL de gasolina com a proveta graduada, que foram transferidos
para o balão de fundo redondo, além de serem inseridas algumas pedrinhas de vidro
em seu interior, Por fim, o mesmo foi inserido na manta de aquecimento, que foi
previamente colocada sob seu suporte abaixo da cabeça de destilação.
Finalmente, a manta de aquecimento foi ligada em tomada de 110v, e sua
temperatura foi aumentada gradualmente até a primeira gota de destilado cair na
proveta. Este momento foi marcado como o ponto inicial da destilação, onde a
temperatura do momento foi anotada. O aquecimento da manta era regulado em
alguns momentos para manter a velocidade de destilação em torno de 5 mL por
minuto.
Imagem 1: Sistema de destilação devidamente preparado.
Após cada 5 mL, a temperatura do sistema era registrada, até ser atingida a marca
de 90 mL de destilado obtidos.
Ao chegar ao fim da destilação, o volume residual foi medido com uma pipeta de 10
mL, e reservado para o experimento de avaliação da acidez.
O experimento de avaliação da acidez no resíduo de gasolina foi feito, onde foi
inserido o volume residual mencionado anteriormente em uma proveta graduada de
25 mL. Se mediu um volume 3x maior que o volume residual de água destilada, que
foi inserida na proveta. O conteúdo foi agitado vigorosamente, e após a separação
de duas fases, se extraiu com uma pipeta a maior parte da fase aquosa, que foi
transferida para um tubo de ensaio. Por fim, se adicionou uma gota de alaranjado de
metila (indicador ácido).
IV. Resultados e discussão
Durante a medição do volume destilado e o registro das temperaturas, foi
preenchida uma tabela sobre estes dados, que então, foram transformados em um
gráfico.
DADOS DA EXPERIÊNCIA
Volume de
gasolina
destilada (mL)
Temperatura
(°C)
Volume de
gasolina
destilada (mL)
Temperatura
(°C)
Primeira gota 50°C 70 84°C
5 60°C 75 88°C
10 62°C 80 130°C
15 64°C 85 142°C
20 66°C 90 152°C
25 68°C 91
30 70°C 92
35 72°C 93
40 74°C 94
45 74°C 95
50 76°C 96
55 76°C 97
60 78°C 98
65 80°C
Volume do resíduo:....................mL 2,9 mL
Ao analisar os dados da tabela e do gráfico obtidos, pode-se notar que se obteve
uma destilação efetiva, já que o gráfico se apresenta crescente.
Analisando os dados sobre temperatura, se observou que houveram momentos em
que a temperatura se manteve constante (74 e 76 graus celsius) nos momentos em
que o volume de destilado se encontrava entre 40-45 mL e novamente entre 50-55
mL, indicando um volume maior de certos hidrocarbonetos na composição da
gasolina, e também as diferenças em suas moléculas, pois compostos com cadeias
mais longas levam mais tempo para serem evaporados.
Em temperaturas entre 40-120 graus celsius, que correspondem aos
hidrocarbonetos mais leves (5-8 carbonos), se obteve o maior volume destilado
(cerca de 75 mL), havendo poucas variações de temperatura pois seus compostos
possuem tamanhos semelhantes. No entanto, ao atingir a faixa de temperatura dos
hidrocarbonetos mais pesados (8 a 12 carbonos, que é acima de 125 graus celsius),
houve uma variação brusca de temperatura com rápida elevação, indicando que
moléculas maiores estavam sofrendo a destilação, pois necessitam de maior energia
para entrar em ebulição.
Foi possível notar que os volumes dos compostos presentes eram de
aproximadamente:
● Pentano = Cerca de 25 mL
● Hexano = Cerca de 45 mL
● Heptano = Cerca de 5 mL
● Octano = Cerca de 5 mL
● Residual = 2,9 mL
● Total = 100 mL
● Total destilado = 90 mL
● Etanol = Em torno de 20 mL
(Temperaturas de ebulição dos prováveis hidrocarbonetos obtidos nesta destilação,
de acordo com o volume e temperaturas máximos atingidos no experimento: Butano
= 0ºC [3], Pentano = 36ºC [4], Hexano = 69ºC [5], Heptano [6]= 98,4ºC , Octano =
125,6ºC[7], Nonano= 151ºC[8], Etanol = 78ºC [9])
Com a análise da acidez do destilado, foi possível notar que não haviam compostos
sulfurosos na gasolina, indicando que não haviam impurezas, pois sua cor ao ser
adicionado o indicador de ácido se manteve semelhante a do resíduo da gasolina
(alaranjado).
Imagem 2: Análise da acidez da gasolina
V. Conclusões
Através deste experimento, foi possível se avaliar quais os componentes mais ricos
na gasolina,e também foi possível avaliar a acidez da mesma.
VI. Questionário
1) Qual seria a curva de destilação de uma gasolina que fosse constituída
apenas por n-hexano puro?
R: A faixa de destilação do Hexano é em média 69 graus celsius, então, a
variação é constante nessa faixa durante a destilação.
2) Porque uma gasolina de boa qualidade não deve ter compostos sulfurados?
R: Porque estes compostos podem causar danos aos motores, como
corrosão, e também afetar a composição e coloração dos combustíveis. Estes
compostos também são responsáveis pela formação de chuvas ácidas.
3) Como, pela comparação das curvas de destilação de duas gasolinas, pode-se
prever qual deverá ser mais facilmente inflamável?
R: A mais inflamável será a com menor variação de temperatura entre o ponto
final e inicial da destilação.
4) Porque se introduz pedras de ebulição no experimento?
R: Pois elas evitam a ebulição descontrolada dentro do balão volumétrico.
5) Porque deve-se manter o sistema aberto e não hermeticamente fechado?
R: Pois ao fechar um sistema em ebulição, isso aumentaria a pressão no
sistema, e como o material utilizado é feito de vidro, levaria ao rompimento da
vidraria, impedindo o processo de destilação.
V. Referências
[1] Sua Pesquisa.com - Gasolina. Disponível em:
<https://www.suapesquisa.com/o_que_e/gasolina.htm>. Acesso em: 20/05/2022.
[2] Manual da Química - Combustíveis - Gasolina. Disponível em:
<https://www.manualdaquimica.com/combustiveis/gasolina.htm> . Acesso em:
20/05/2022
[3] Mundo Educação Uol - Temperatura de ebulição dos compostos orgânicos.
Disponível em:
<https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/temperatura-ebulicao-dos-compostos-or
ganicos.htm>. Acesso em: 20/05/2022.
Sistemas Inter - Ficha de informação de produto - Pentano, Hexano, Heptano,
Octano, Nonano. Disponíveis em:
[4]<https://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=P
ENTANO>;
[5]<https://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=H
EXANO>;
[6]<]https://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=H
EPTANO>;
[7]<https://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=O
CTANO>;
[8]<https://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=N
ONANO>. Acesso em 20/05/2022.
[9] Novacana.com - Propriedades Físico-Químicas do Etanol. Disponível em:
<https://www.novacana.com/etanol/propriedades-fisico-quimicas>. Acesso em
22/05/2022.