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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ - CAMPUS BELÉM COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS SOLUBILIDADE: DE HIDRÓXIDOS, CLORETOS E CARBONATOS. Relatório apresentado à disciplina Química Inorgânica Experimental I da turma C3022TC do curso de graduação em Engenharia de Materiais como requisito parcial para obtenção de nota para 1º avaliação bimestral. Orientador: Prof. Me. Rui Sidarta de Souza Reis. ARIANA DE FÁTIMA PIRES VIEIRA 20193025335 BRUNA FARIAS BARBOSA NAVARRO 20193025268 LORENA GREICE OLIVEIRA DA GAMA 20193025272 MILENA OLIVEIRA DE ALMEIDA 20193025300 RAFAEL RODRIGUES BRAGA 20193025307 BELÉM-PA 2020 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 2 2 OBJETIVOS ............................................................................................................. 3 3 MATERIAIS E REAGENTES ................................................................................... 3 3.1 Materiais ........................................................................................................... 3 3.2 Reagentes ......................................................................................................... 3 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS ................................................................... 3 4.1 Procedimento 1 ................................................................................................ 3 4.2 Procedimento 2 ................................................................................................ 4 5 RESULTADOS E DISCURSSÕES .......................................................................... 6 5.1 Determinação da solubilidade em solvente .................................................. 6 5.2 Influência da temperatura na solubilidade .................................................... 6 5.3 Solubilidade dos reagentes de acordo com a classificação ........................ 7 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 10 2 1 INTRODUÇÃO Solubilidade é a propriedade que uma substância tem de se dissolver espontaneamente em outra substância. A quantidade de uma substância que se dissolve em outra depende de cada uma e das condições externas (pressão e temperatura), mas podem também depender de propriedades em comum entre as substâncias (polaridade). Segundo Martins, Lopes e Andrade (2013), a solubilidade é um dos temas mais relevantes da área da química, tanto pela sua importância intrínseca quantos pela variedade de fenômenos e propriedades envolvidas no seu entendimento. A solubilidade de um sólido em um líquido ou a miscibilidade entre líquidos depende principalmente das forças intermoleculares existentes. Por isso afirma-se que: - Substâncias polares se dissolvem em líquidos polares -Substâncias apolares se dissolvem em líquidos apolares ou como se diz de forma resumida “Semelhante dissolve semelhante” (regra que é possível se aplicar exceções). Na realidade, é bem conhecido que a dissolução de um sólido ou de um líquido em outro líquido é um processo que requer energia necessária para vencer as atrações existentes entre as moléculas que constituem o soluto, bem como vencer as forças existentes entre as próprias moléculas do solvente. Ou seja, as forças de atração entre as moléculas do soluto e do solvente devem ser intensas o suficiente para compensar o rompimento das forças de atração entre as moléculas do soluto e entre as moléculas do solvente. Assim, o processo de dissolução de qualquer espécie é explicado de maneira adequada através da análise da energia que surge do estabelecimento de novas interações entre soluto e solvente. Testes de solubilidade prever a presença ou ausência de grupos funcionais e reatividade em alguns casos. De forma genérica, os testes de solubilidade permitem em uma primeira análise classificar o composto em substância ácida, básica ou neutra. 3 2 OBJETIVOS A prática experimental em laboratório objetivou-se por observar a solubilidade dos hidróxidos, cloretos e carbonatos. 3 MATERIAIS E REAGENTES 3.1 Materiais • Suporte para tubos de ensaios; • Becker de 30 ml; • Proveta de 25 ml; • Pisseta; • Tubos de ensaio (06); • Vidro de relógio; • Espátula de aço; • Balança analítica. 3.2 Reagentes • Cloreto de Lítio (LiCl); • Hidróxido de sódio (NaOH); • Hidróxido de Cálcio (CaOH); • Carbonato de sódio (Na2CO3); • Carbonato de cálcio (CaCO3); • Cloreto de sódio (NaCl); • Água destilada (H2O). 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 4.1 Procedimento 1 No primeiro momento colocou-se no vidro relógio uma quantidade qualquer de Hidróxido de sódio e Hidróxido de cálcio afim de se observar qual elemento iria se dissolver primeiramente, após algum tempo. 4 Figura 1- Preparação dos elementos para observação. Fonte: arquivo pessoal 4.2 Procedimento 2 Para a realização deste experimento enumerou-se os tubos de ensaio de 01 a 06 seguindo a seguinte ordem assim estabelecida para obter-se a massa de cada reagente utilizado. • Tubo 01: Cloreto de Lítio (LiCl) • Tubo 02: Hidróxido de sódio (NaOH) • Tubo 03: Hidróxido de Cálcio (CaOH) • Tubo 04: Carbonato de sódio (Na2CO3) • Tubo 05: Carbonato de cálcio (CaCO3) • Tubo 06: Cloreto de sódio (NaCl) 5 Figura 2- Elementos utilizados no experimento Fonte: arquivo pessoal Os procedimentos experimentais seguiram-se, de mesmo modo para todos os reagentes conforme os processos elencados abaixo: 1. Tarou-se a balança analítica. 2. Pesou-se cada reagente e obteve-se a massa. 3. Acrescentou-se 5ml de água destilada em cada tubo de ensaio contendo reagente. 4. Realizou-se as observações. Figura 3- Preparação das soluções nos tubos de ensaio. Fonte: Arquivo Pessoal 6 5 RESULTADOS E DISCURSSÕES 5.1 Determinação da solubilidade em solvente Quadro 1- Solubilidade de elementos em água. Substância Água Cloreto de Lítio solúvel Hidróxido de sódio solúvel Hidróxido de Cálcio Pouco solúvel Carbonato de sódio solúvel Carbonato de cálcio Praticamente insolúvel Cloreto de sódio solúvel Fonte: Arquivo Pessoal. Entende-se que a solvatação o fenômeno em que as partículas de um composto são rodeadas pelo solvente, gerando novas interações entre soluto e solvente. Esse processo, por gerar novas interações, necessita de uma certa quantidade de energia para ocorrer, quebrando as relações intermoleculares ou do retículo cristalino; para que haja a solubilização, a energia liberada na organização entre soluto-solvente deve ter balanço negativo. Logo, a maior ou menor solubilidade de uma espécie num determinado solvente dependerá diretamente da energia envolvida na quebra do retículo e na energia liberada na solvatação. Quanto mais negativo for o balanço (energia de solvatação > energia reticular), maior a solubilidade será. A energia de retículo é avaliada pelas interações entre íons e dipolos moleculares, dependendo da característica do íon, como tamanho e carga; já a energia de solvatação é liberada pela geração de novos arranjos e interações soluto- solvente. Sais com alta energia de retículo, como sais de alumínio, tendem a ser insolúveis na maioria dos solventes, que não dispõem de energia suficiente para quebrar suas interações e rearranja-las depois. 5.2 Influência da temperatura na solubilidade Observa-se que há uma quantidade proporcionalmente maior de soluto do que solventena temperatura ambiente. Sob aquecimento, a solubilidade do sal sobe linearmente em água, tornando-se assim, cada vez mais solúvel num mesmo volume 7 de água. Chegou um momento em que todo o sal fora dissolvido no volume de água, indicando que para esse sal, quanto maior a temperatura, maior será sua solubilidade. Resfriando em temperatura ambiente, onde há a queda lenta de temperatura pela troca de calor do conteúdo com o ambiente, houve a redução da solubilidade do sal, precipitando. Esse precipitou na sua forma característica, apresentando-se como pequenos cristais em formato de agulhas. 5.3 Solubilidade dos reagentes de acordo com a classificação Sais: A solubilidade dos sais é uma forma de classificação que nos mostra a capacidade que essas substâncias inorgânicas possuem de se dissolver ou não em água. Conhecer a solubilidade dos sais é importante porque, quando eles se dissolvem em água, sofrem o fenômeno da dissociação (liberação de cátions e ânions). Sal solúvel: É o sal que apresenta boa capacidade de se dissolver em água. Assim, quando temos essa mistura, existe uma grande probabilidade de ela ser homogênea (apenas uma fase), pois um material estará dissolvido no outro. Sal praticamente insolúvel: É um sal cuja capacidade de dissolução em água é tão pequena que, sempre que prepararmos esse tipo de mistura, ela será denominada de heterogênea, por apresentar duas fases (a água e o sal). Quadro 2- Classificação de solubilidade dos reagentes. Fonte: Arquivo Pessoal. 8 Cloreto de Lítio (LiCl): Solúvel porque tem um ânion halogeneto (Cl-) e um cátion metal da família IA (Li+). Carbonato de sódio (Na2CO3): Solúvel porque tem o ânion carbonato (CO3) e um cátion metal da família IA. Carbonato de cálcio (CaCO3): Insolúvel por que tem o ânion (CO3) com o cátion (Ca) metal não pertencente à família IA. Cloreto de sódio (NaCl): No cloreto de sódio, temos um halogeneto (Cl) ligado a um metal alcalino (família IA), por isso, é um sal solúvel. Bases: A solubilidade das bases é uma forma utilizada para classificá-las com relação à sua capacidade de dissolver-se na água. De uma forma geral, essa classificação especifica se uma base se dissolve muito, pouco ou nada na água. Base solúvel: Classifica-se como base solúvel toda base inorgânica que apresenta na sua constituição elementos da família IA (metais alcalinos) ligados ao grupo OH. Base pouco solúvel: Classifica-se como base pouco solúvel toda base inorgânica que apresenta na sua constituição elementos da família IIA (metais alcalinos terrosos) ligados ao grupo OH. Base praticamente insolúvel: Classifica-se como base praticamente insolúvel toda base inorgânica que não apresenta na sua constituição elementos das famílias IA e IIA ligados ao grupo OH. Hidróxido de sódio (NaOH): Solúvel porque apresenta OH e um cátion da família IA Hidróxido de Cálcio (CaOH): Pouco solúvel porque apresenta OH e um cátion da família IIA. 9 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Assim sendo, conclui-se que a solubilidade está presente no ambiente em diversas formas, sendo esta interferida por diversos fatores tanto intrínsecos quanto extrínsecos, sendo o último com fator relativo a temperatura para que assim haja uma exatidão e sucesso em um experimento e que serviu para identificar as substancias polares e apolares e suas densidades na agua (H2O) por meio de suas interações intermoleculares. A solubilidade é relacionada à temperatura do ambiente que estão sendo, na sua maioria, a solubilidade diretamente proporcional à temperatura. Os solventes escolhidos e utilizados também são de suma importância, já que nem todos são capazes de solvatar determinadas espécies. 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FELTRE, Ricardo. Química Geral, v. 1, 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004. KOTZ, J.C. e TREICHEL Jr., P., Química e reações químicas, Volume 1, 3ª edição. Rio de Janeiro: LTC Editora, 1998. LISBOA, JULIO CEZAR FOSCHINI. Química, 1° ano: ensino médio- 1. ed. - São Paulo: Edições SM, 2010. Martins, C. R., Lopes, W. A., & De Andrade, J. B. (2013). Solubilidade das substâncias orgânicas. Quimica Nova. P. 1248–1255. Disponível em: <https://doi.org/10.1590/S0100-40422013000800026>. Acesso em: 14 dezembro 2019. RUSSEL, J. B. Química Geral, Vol. 1. 2ª edição, São Paulo: Makron Books, 1994. SHRIVER, D. F E ATKINS P. W. Química Inorgânica. 3a edição. Tradução: Maria Aparecida B. Gomes. São Paulo. Ed. Bookman. 2003. VOGUEL, A.L. Análise Química Quantitativa. 5.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1992.
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