Físico-Química Experimental

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FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL
1o. SEMESTRE 2023
Apresentação e
Experimentos do Bloco I
Docentes Responsáveis
Profa. Dra. Ana Paula Ramos
 Responsável Técnico:
Dr. Lourivaldo Santos Pereira
anapr@ffclrp.usp.br
Objetivos
 Geral: Consolidar conceitos estudados nas disciplinas teóricas de Físico-
Química, de forma a conseguir elaborar com independência experimentos para
o ensino de química.
 Específico: Colocar o aluno em contato com técnicas utilizadas na
determinação de parâmetros físico-químicos. Dar condições ao aluno de tratar
matematicamente os dados obtidos no laboratório, de forma a tirar conclusões
sobre conceitos físico-químicos. Proporcionar ao aluno condições para elaborar
experimentos simples que envolvam conceitos de termodinâmica, cinética de
reações químicas, propriedades de transporte, superfícies e eletroquímica.
 Programa Resumido
Experiência básica com medidas físico-químicas
aplicadas a: Termodinâmica e cinética química;
propriedades de transporte, de macromoléculas e de
superfícies; espectroscopia e estrutura molecular.
Programa
 1. Tratamento de dados experimentais 
 2. Termodinâmica: - Propriedades termodinâmicas de misturas: volume 
molar parcial e volume molar de excesso - Medidas de Pressão de Vapor e 
cálculos de entalpia e entropia de vaporização - Utilização de Sistemas de 
Vácuo - Efeito da força iônica sobre a solubilidade de sais: efeito do íon 
inerte e íon comum - Diagramas de fases binários e ternários -
Determinação de parâmetros termodinâmicos de soluções eletrolíticas. 
 3. Cinética química - Cinética de inversão da sacarose e mutarrotação da 
glicose: ordem de reação; constante de velocidade; dependência com a 
temperatura. 
 4. Propriedades de transporte - Viscosidade: determinação de massa molar 
de polímeros 
 5. Fenômenos de Superfície - Determinação da CMC de tensoativos: efeito 
da temperatura e aditivos 
 6. Espectroscopia rotovibracional
 7. Espectroscopia eletrônica: simulação de espectros eletrônicos 
 8. Desenvolvimento de projetos relacionados a problemas práticos que 
utilizem ferramentas físico-químicas.
Programação
Experimentos Dia
Aula 0 Apresentação Bloco 1 17/03
Aula 1 1: Espectros: β-caroteno e HCl (Grupo 1)
2: Supressão da Fluorescência (quinina) (Grupo 2 e Grupo 6)
3: Viscosidade polímeros: (PVOH)/Viscosidade Brookfield (Grupo 3 e Grupo 5)
4: Tensão Superficial: CMC tensoativos (condutividade e peso da gota) e Energia Superficial de Sólidos (Grupo 4 e 
Grupo 7)
24/03
Aula 2 1: Espectros: β-caroteno e HCl (Grupo 2 e Grupo 5)
2: Supressão da Fluorescência (quinina) (Grupo 7)
3: Viscosidade polímeros: (PVOH)/Viscosidade Brookfield (Grupo 1 e grupo 4)
4: Tensão Superficial: CMC tensoativos (condutividade e peso da gota) e Energia Superficial de Sólidos (Grupo 3 Grupo 
6)
31/03
Aula 3 1: Espectros: β-caroteno e HCl (Grupo 3 e Grupo 6)
2: Supressão da Fluorescência (quinina) (grupo 4 e grupo 5)
3: Viscosidade polímeros: (PVOH)/Viscosidade Brookfield (Grupo 2)
4: Tensão Superficial: CMC tensoativos (condutividade e peso da gota) e Energia Superficial de Sólidos (grupo 1 e grupo 
7)
14/04
Aula 4 1: Espectros: β-caroteno e HCl (grupo 4)
2: Supressão da Fluorescência (quinina) grupo (Grupo 1 e grupo 3)
3: Viscosidade polímeros: (PVOH)/Viscosidade Brookfield (grupo 6 e grupo 7)
4: Tensão Superficial: CMC tensoativos (condutividade e peso da gota) e Energia Superficial de Sólidos (grupo 5 e grupo 
2)
28/04
Aula 5 Discussão para prova 1 05/05
Prova 1 12/05
Apresentação
Bloco 2
19/05
Aula 6 1: Termodinâmica de células eletroquímicas
2: Volume parcial molar – picnômetro
3: Pressão de Vapor de líquidos
4: Diagrama de fase binário
5: Calorimetria
26/05
Aula 7 1: Termodinâmica de células eletroquímicas
2: Volume parcial molar – picnômetro
3: Pressão de Vapor de líquidos
4: Diagrama de fase binário
5: Calorimetria
02/06
Aula 8 1: Termodinâmica de células eletroquímicas
2: Volume parcial molar – picnômetro
3: Pressão de Vapor de líquidos
4: Diagrama de fase binário
5: Calorimetria
16/06
Aula 9 1: Termodinâmica de células eletroquímicas
2: Volume parcial molar – picnômetro
3: Pressão de Vapor de líquidos
4: Diagrama de fase binário
5: Calorimetria
23/06
Aula 9 1: Termodinâmica de células eletroquímicas
2: Volume parcial molar – picnômetro
3: Pressão de Vapor de líquidos
4: Diagrama de fase binário
5: Calorimetria
30/06
Aula 10 Discussão para prova 2 07/07
Prova 2 15/07
Avaliação
Método
 Realização de experimentos a partir de uma sugestão
de roteiro e pesquisa bibliográfica para abranger tanto
a natureza como o contexto geral dos experimentos.
 Critério
 Média ponderada das notas de provas, relatórios e
laboratório.
 Nota final: (MPx0.5)+(MRx0.3)+(MLx0.2)
Norma de Recuperação
 Não haverá recuperação.
Sexta-Feira (experimento e entrega do relatório/apresentação)
 Confecção do relatório?
 Entrega no prazo!
 O que você precisa saber para a arguição? Fluxograma
 O que você precisa saber sobre o acervo de resultados? 
Apresentação
 Para o Experimento
 Roteiro impresso ou Roteiro no notebook
 Anote todas as questões para serem consideradas na 
elaboração do relatório 
Prova 1 (12/05)
• Prova individual 
• Questões sobre a parte prática e teórica dos experimentos
• Questões sobre a execução e novos problemas
Bibliografia
 - D.P. Shoemaker, C.W. Garland - "Experiments in Physical Chemistry" -
McGraw-Hill; 1981.
 - Matthews, , G,P - "Experiments in Physical Chemistry"- (1980)
 - F. Daniels et al. - "Experimental Physical Chemistry" - McGraw - Hill, 
1970.
 - H.W.Salzberg, J.I.Morrow, S.R.Cohen and M.E.Greén, "Physical 
Chemistry Laboratory Principles and Experiments", McMillan, 1978.
 - A.M. Halpern. e J.H.Reeves - Experimental Physical Chemistry- A 
Laboratory Textbook" Scott, Foresman and Company, USA 1988.
 - Artigos publicados nas revistas Química Nova, Química Nova na 
Escola e Journal of Chemical Education.
 Renato Rangel - Práticas de Físico-Química – Ed. Blucher. 2006.
Experimentos 1: 
Espectro roto-vibracional do HCl
Espectro eletrônico do b-caroteno e polienos
Espectroscopia
 Estudo da interação radiação-matéria com átomos e 
moléculas→ estudo da estrutura atômica e molecular
hn
Absorção- Transmissão
Emissão
Espalhamento
Átomos: espectro eletrônico de 
absorção ou emissão
Moléculas:
Energias: eletrônica
vibracional
rotacional
Diferentes regiões do espectro eletromagnético 
são utilizadas para se estudar diferentes 
processos moleculares
Ultravioleta-Visível: 200- 690 nm 
Infravermelho médio : 4000 – 400 cm-1
Vibrações moleculares
Infravermelho longínquo: 33 – 333 cm-1
Rotações (moléculas pequenas)
Micro-ondas: 109 – 1011 Hz 
Rotações (moléculas poliatômicas)
Radiação incidente
DE = E1-E2= hn
• E1→ nível de maior energia
• E2→ nível de menor energia
Ex: calcule DE para radiação com número de onda = 1 cm-1n
n= c/l
n= 1/l
h→ constante de Planck 6,626 x 10-34 J.s
Bandas: conjunto de linhas espectrais
Eletrônica:
- excitação simultânea de transições
vibracionais
Vibracional: 
- envelope de transições roto-vibracionais
Intensidades das “linhas espectrais”:
•População do estado inicial - distribuição
de Boltzmann:
•Interação com o campo eletromagnético
ni = gi exp (-Ei / kT) 
N  gi exp (-Ei / kT)
Wif = Bif I (n) c
velocidade da luz
A taxa de variação de probabilidade 
de uma espécie mudar de um estado inicial ( i ), 
para um estado final ( f ), (Wif) é dada por:
intensidade da luz
Bif = (1/6eoћ
2)   i
* m f dt  2
momento de transiçãooperador momento de
de dipolo = - e.r
Coeficiente de absorção de Einstein
Para que uma transição ocorra:
Wif = Bif I (n) c  0
Bif  0
 i
* m f dt  0Momento de transição
Se = 0 => “transição é proibida”
Alargamento das linhas espectrais: alargamento Doppler
n= n0 [1+ (Ux/c)]
• Alargamento dos espectros de emissão devido ao 
movimento de átomos/moléculas que emitem radiação
•n0→ frequênciada radiação emitida
•n → frequência observada
NÍVEIS DE ENERGIA VIBRACIONAIS
A energia vibracional é expressa como:
(obtida solucionando-se a eq. de Schrödinger
para o oscilador harmônico)
Ev = ( v + ½) h n
v = 0 => energia do ponto zero = ½ hn
“n” = 1/ 2 pc (k/m)1/2
Gv = (v + ½) “n”
Dv = ± 1
Para vibração molecular ser ativa
no infravermelho
Deve ocorrer variação no
momento de dipolo elétrico
durante a vibração
As moléculas diatômicas homonucleares
são inativas no infravermelho e as diatômicas
heteronucleares apresentam uma linha no espectro
com frequência
nobs= (1/2p) (k/m)1/2
Coordenadas Normais e Graus de Liberdade
Molécula com N núcleos→ são necessárias 3N 
coordenadas para descrevê-la no espaço
Linear Não Linear
Graus de 
liberdade
translacionais
3 3
Graus de 
liberdade 
rotacionais
2 3
Graus de 
liberdade 
vibracionais
3N-5 3N-6
Exemplos
Translacional Rotacional Vibracional Total
CO2 3 2 4 9
H2O 3 3 3 9
CH4 3 3 9 15
Deformação
Angular 
vibrações
degeneradas
Deformação
(angular)
simétrica
Estiramento
assimétrico
Estirament
o
simétrico
não ativo
Deformação angular
(degenerada)
Estiramento simétrico
(inativo – não observado)
Estiramento 
assimétrico
Espectro do CO2 - Infravermelho
Deformação angular
(vertical)
NÍVEIS DE ENERGIA ROTACIONAIS
Rotor linear: HCl, Etileno
EJ = (ћ2 / 2I) J (J+1) 
J = 0, 1,2,…
m re
2
gJ = 2J + 1
Degenerescência
I =  mi ri
2
(obtida solucionando-se a eq. de Schrödinger para o rotor 
rígido)
A energia rotacional é expressa como:
DJ = ± 1
Momento de inércia
de uma molécula
poliatômica simétrica
I =  mi Ri
2
A energia rotacional expressa em cm-1:
FJ = “B” J (J+1)
F(J) = EJ / h c
“B” = h / 8p2 Ie c (cm-1)
Constante rotacional
Transições rotacionais acompanham
Transições Vibracionais
“T”v, J = Gv + FJ = [(v + ½) “n”] + [“B”J(J+1)]
Valores típicos:
“n” ~ 103 cm-1
“B” ~ 1 cm-1
Qual a relação
entre os espaçamentos entre 
os níveis vibracionais e os 
rotacionais?
AnarmonicidadeHarmônico:
Poço parabólico
Espaçamentos iguais
E= [(v + ½) “ne”] - “ne” xe (v + ½)2
Desvios da
equação do rotor rígido
Além disso, enquanto a molécula gira, sua ligação sofre
um estiramento devido à distorção centrífuga.
Correção: FJ = “B” J (J+1) – DJ2 (J+1)
D << B
HCl: 
B= 10,59 cm-1
D = 0,0004 cm-1
exemplo:
Níveis de energia
rotacionais
A
b
so
rç
ão
 
 
J’= J + 1
Frequência
E
ne
rg
ia
“T”v, J = Gv + FJ = [(v + ½) “ne”] - “ne” xe (v + ½)2 + [“Be”J(J+1)] – DeJ
2(J+1)2
Considerando efeitos de ANARMONICIDADE, DISTORÇÃO 
CENTRÍFUGA e a interação entre a rotação e a vibração* tem-se:
anarmonicidade
distorção
centrífuga- [ae (v + ½) J(J+1)]
interação entre
vibração e rotação
* Durante a vibração a distância internuclear varia; isto
acarreta uma mudança
no momento de inércia, I, da molécula, afetando a rotação.
Absorção molecular
por excitação com
radiação I.V.
estado vibracional
fundamental
estado vibracional
excitado
Frequência da
radiação absorvida
• para DJ = +1 “v”obs= Ev+1, J+1 – E v,J= v + 2B(J+1)
• para DJ = -1 “v”obs= Ev+1, J-1 – E v,J= v - 2B J
Espectro roto-vibracional para HCl gasoso
Ramo P
Ramo Q
Ramo R
DJ = -1 DJ = +1
(ausente)
A
b
so
rb
ân
ci
a
As linhas nos ramos P e Q não são igualmente 
espaçadas devido à interação roto-vibracional
•A amplitude da vibração aumenta com v, então 
Re aumenta com v e “B” diminui
•nR (DJ= +1)= E1,J+1 – E0,J= 3/2n + B1 (J+1) (J+2) – 1/2n –B0 J 
(J+1)= n + 2B1 + (3B1-B0)J + (B1-B0)J
2
•nP (DJ= -1)= E1,J-1 – E0,J= 3/2n + B1 (J+1) (J+2) – 1/2n –B0 J 
(J+1)= n - (B1+B0)J + (B1-B0)J
2
Como o comprimento da ligação aumenta com aumento de v, 
“B1”<“B0” e portanto, o espaçamento das linhas no ramo R 
diminui e o espaçamento entre as linhas do ramo P aumenta 
com aumento de J.
Experimento 1- parte I
Espectro roto-vibracional HCl
O que você precisa saber:
 Frequência vibracional harmônica – modos vibracionais
 Regra de seleção
 Ramos P, Q e R
 Isótopos do Cl
 Comprimento do ligação H-Cl
 Comparar com dados da literatura/computacionais
Experimento
 Você receberá um arquivo para ser analisado (.OPJ)
 Quem é o ramo R, P e Q?
 Atribua os J(x) para cada sinal no espectro
Analisando o espectro
2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
 
 
T
ra
n
s
m
it
â
n
c
ia
 (
%
)
número de onda (cm
-1
)
No experimento
2900 2920 2940 2960 2980 3000 3020 3040 3060 3080
0,5
1,0
1,5
 
 
T
ra
n
s
m
it
â
n
c
ia
 (
%
)
número de onda (cm
-1
)
•Indexar as linhas com os valores 
de m
•A qual isótopo corresponde as 
linhas mais intensas? 
•Fazer uma tabela com valores de 
m e “n” (cm-1)
•Calcular (D “n”) para cada 
transição
•Calcular “n”0 , Be e ae
•Calcular I e R
TRANSIÇÕES ELETRÔNICAS
A
b
so
rb
ân
ci
a
Clorofila
A
l(nm)
Banda de absorção
eletrônica encompassa
uma estrutura vibracional.
As transições
são “vibrônicas”
estado 
eletrônico
fundamental
estado eletrônico
excitado
Princípio de Franck-Condon 
Transições verticais:
separação original
entre os núcleos
é mantida durante
a transição
Transição eletrônica mais intensa
é aquela que parte do estado
vibracional fundamental,
e chega a um nível vibracional,
interceptando a curva do
estado eletronicamente excitado.
3
2
1
0
v’
Tipos Específicos de Transições
d-d :
dxy, dyz, dxz
dx
2
-y
2, dz
2
metais de
transição
Apenas sais de cátions com camada d incompleta são coloridos.
Exceção: VO4
3-, CrO4
2-, MnO4
- : transferência de carga
Cromóforo: 
grupo de átomos que absorve
a radiação
Transição n→p* carbonila C=O
par de elétrons isolado
Transição p →p* ligação dupla
C=C
UV
Duplas conjugadas :
modelo partícula na caixa
Transição p →p*
Separação de E dos
O.Ms.diminui
visível
En= h2n2/8ma2
Para alguns sistemas conjugados
xantofila
Para molécula de butadieno:
H2C=CH-CH=CH2 4 elétrons p
Movendo ao longo do eixo de duas ligações C=C (2x135 pm), uma 
ligação C-C (154 pm), mais o raio de 2 átomos de carbono (2x77 pm)= 
578 pm. 
DEn= (h2/8mea
2) (32-22)= 9,02x10-19 J
me= 9,109x10-31 kg
a= 578x10-12 m
h= 6,626x10-34 J.s
l= 220 nm
Espectro de Absorção (UV) do Butadieno
A
b
so
rb
â
nc
ia
Comprimento de onda (nm)
lcalculado (partícula na caixa) = 220 nm
lexp = 217 nm
Processos de Decaimento
Não radiativo
Radiativo
Fluorescência
Fosforescência
Processos Radiativos
Fluorescência
S1→S0
Fosforescência
T1→S0
Tempo de vida
t
Cenoura
Tomate
Urucum
Carotenóides (polienos)
Alaranjado
Vermelho
Vermelho
Tópicos 
 Espectroscopia eletrônica molecular
 Modelo da partícula na caixa
 Cálculos computacionais
Parte computacional
 Utilizando um programa para desenhar estruturas em 3D
 Obter geometrias otimizadas
 Calculando os estados excitados e espectro UV-Vis
Obtendo e tratando os resultados
1) programa para desenhar, criar os arquivos de entrada 
e, posteriormente, ler os arquivos de saída.
i. Existem inúmeros programas livres com essa 
finalidade. 
ii. Nós usaremos o programa Chem 3D ou Avogadro . 
Para baixar o programa use o tutorial Avogadro 
(https://avogadro.cc/).
https://avogadro.cc/
1 2 3 4
5 6
7
8
9
10
Experimental
No experimento:
•Desenhe a estrutura no programa Avogadro, para
cada polieno a ser estudado.
i) todo grupo deverá apresentar os resultados para o
butadieno, beta-caroteno e para o polieno referente
ao seu grupo.
No experimento
Extração do b-caroteno de cenouras
1) retirar a camada externa de 2 cenouras (~ 200g) raspando-as com faca. Triturar 
em liquidificador e transferir ~ 80 g para um cadinho macerando com 50,0 mL 
de éter de petróleo. 
2) Filtrar a solução resultante. Repetir a extração com o sólido remanescente 
adicionando mais 50,0 ml de éter de petróleo. Juntar as soluções e evaporar 
em roto-evaporador para retirada do solvente. 
3) Pesar o extrato de cenoura e dissolver em CH2Cl2 ajustando-se a concentração 
final para 0,2 g.L-1.Análise por UV-Vis: obter o espectro UV-Vis do extrato de cenoura determinando
o pico de máxima absorbância. Comparar com o espectro UV-Vis de b-caroteno
disponível na literatura.
Modelo da partícula na caixa 
(cada grupo deverá fazer para um diferente polieno)
Cálculos teóricos (Estudo computacional)
•Utilizando-se os programas adequados, o professor fornecerá o comprimento de 
onda teórico correspondente à transição eletrônica S0→S1 para a molécula de 
beta-caroteno e para outro polieno.
• Utilizar o modelo quântico da partícula na caixa para calcular a energia desta 
transição
Geometria otimizada AM1
ZINDO spectrum
Wavelength, nm
450440430420410400390380370360350340330320310300
f
3
2
1
0
304.53 352.727
451.34
Hartree-Fock
ZINDO spectrum
Wavelength, nm
450440430420410400390380370360350340330320310300
f
3
2
1
0
304.537
351.612
448.953
Variacional
Comparando: partícula na caixa, computacional e experimental
ZINDO
TD-DFT 205 nm
224 nm
Resultados
 Experimentais (laboratório) 
 Literatura (experimentais)- artigo
 Computacionais (in silico)
 Teóricos (partícula na caixa)
Como apresentá-los:
Tabelas, espectros, diagramas de energia e figuras
Como apresentar seus resultados
• Espectro experimental para o beta caroteno
• Cálculo da partícula na caixa unidimensional;
• Espectros simulados (computacionais);
• Compare os resultados (erros).
Cinética Fluorescência-Quinina
Conceitos
- Reologia
- Soluções de macromoléculas
-Viscosidade de Soluções
-Conformações de polímeros x viscosidade
- Massa Molecular Média x viscosidade :
equação de Mark-Houwink
- Viscosidade de líquidos puros
Tipos de viscosímetros de tubo
Viscosímetro rotacional
Para um mesmo viscosímetro, usando-se volume constante
e realizando-se as medidas à temperatura constante,
pode-se usar:
h = k r t
k = constante do viscosímetro
r = densidade do líquido ou solução
t = tempo de escoamento 
Quais parâmetros fazem parte de “ k” ?
Ver ref.: Shaw, D.J., Introdução à Química dos Colóides e de Superfícies, trad. Maar, J.H.,
Edgard Blucher-EDUSP (1975), pgs.143-150.
Viscosidades
→ relativa hrel= (h/h0)
→ específica hsp=(h/h0)-1
→ intrínseca [h]= lim hsp/c= lim (1/c ln h/h0)
C→0
Massa molar viscosimétrica Mv
Resistência ao escoamento: soluções viscosas mesmo a
grandes diluições (depende do tamanho, concentração e
conformação (interação polímero-solvente)
Equação de Mark-Houwink: [h]= K Mva
K e “a” dependem do sistema polímero-solvente e da 
temperatura
Poli(alcool vinílico) (-CH2-CHOH-)n
Ligações tipo cabeça-cabeça ou cabeça-cauda
→Determinação da massa molar do polímero antes e após 
clivagem com periodato
→Determinação das frações de ligação cabeça-cabeça
1. Determinação da massa molar de poli(álcool vinílico) por medidas de
viscosidade
No experimento
 Preparar soluções de PVA a partir de uma solução estoque 
fornecida pelo técnico
 Calibrar o viscosímetro (como?). Pode ser feito durante o preparo 
das soluções
 Medir o tempo de escoamento das soluções contendo PVA (pelo 
menos 3 concentrações)
 Adicionar periodato à solução estoque
 Medir o tempo de escoamento das soluções contendo PVA+KIO4 
(pelo menos 3 concentrações)
2. Determinação da viscosidade de líquidos puros viscosos
 No experimento
1. Determinar a viscosidade de óleo de soja em função 
da frequencia de rotação
2. Concluir sobre o tipo de fluido estudado
Determinação da C.M.C de tensoativos
Conceitos
-Tensão Superficial e Energia Livre Superficial
- Métodos de Determinação de Tensão Superficial
- Adsorção na interface líquida
- Atividade Superficial e Tensoativos 
- Concentração crítica micelar (cmc)
- Isoterma de Adsorção de Gibbs
- Área ocupada por molécula
TENSÃO DE SUPERFÍCIE
𝑑𝐺 = 𝜸𝑑𝐴
unidade
Em uma interface pode haver gradientes:
de densidade
de pressão
de concentração
ADSORÇÃO  diferença 
de concentração
Iônicos ou não-iônicos
Outras propriedade podem
sofrer variações:
Condutividade
Efeitos sobre a C.M.C. de tensoativos iônicos 
→Presença de eletrólitos
→ solvente (ex. alcóois)
→Temperatura
→Tamanho da cadeia apolar
Determinação da C.M.C de tensoativos
Diferentes 
métodos
Baseados em propriedades interfaciais
(tensão superficial)
Baseados em medidas no 
interior das soluções
Placa de Wilhelmy
Anel de DüNoy
Formato da gota
Peso da gota
Espalhamento de 
luz
condutividade
C
on
d
ut
iv
id
ad
e
 (
m
S
/c
m
) 
 
Concentração (mol/L)
SDS puro
SDS + NaCl
c.m.cc.m.c
Condutividade
Peso da gota
(T, P e n constantes)
dA
dG
=
Energia
área
Força/perímetro
rf
gV
rf
mg
p
r
p

22
==
Determinar a densidade das soluções*
No experimento Dodecil sulfato de sódio (SDS)
• Determinar a CMC do SDS por 2 métodos
1) Medidas de condutividade
2) Método do peso da gota para determinação da tensão superficial
*lavar a vidraria a ser utilizada com solução
KOH/Etanol (não utilizar detergente) e enxaguá-la
com água em abundância. Descartar a solução em
recipiente adequado.
1. Preparar 100 mL de uma solução estoque de SDS 20 
mmol.L-1
2. Em um béquer adicionar água e medir a condutividade 
3. Medir a condutividade da solução estoque de SDS 
pipetando 50 mL desta solução em um béquer de 150 mL.
4. Adicionar 5 mL de água à solução e medir a 
condutividade. Repetir procedimento de diluição e 
medidas para as concentrações finais desejadas*.
5. Realizar medidas antes e após a CMC do tensoativo (8,3 
mM).
Medidas de condutividade
Medidas de massa: cálculo da tensão superficial
1) Preparar 100 mL de solução estoque 3x10-2 mol.L-1 de dodecil sulfato de
sódio, SDS. Utilizando-se a solução estoque, preparar 25 mL de soluções
1x10-4 mol.L-1, 5x10-4 mol.L-1, 1x10-3 mol.L-1, 5x10-3 mol.L-1, 8x10-3 mol.L-1 e
1x10-2 mol.L-1.
2) Pesar o pesa filtro limpo e seco, com tampa.
3) Determinar o raio do capilar (ponta da bureta). Como?
4) Calcular a razão r/V1/3
5) Determinar f
6) Pesar 10 gotas de cada solução
7) Calcular  para cada solução, inclusive a estoque. Começar da mais
diluída.
8) Determinar da CMC do tensoativo. Como?
Energia (tensão) Superficial de Sólidos
Experimento 4- Parte 2 
 “Lágrimas de vinho (wine tears)”
• Etanol tem pressão de vapor 
maior que água
• Sua evaporação causa 
aumento da tensão superficial
• Tendência a diminuição de 
área: gota- “lágrimas”
• Teor alcoólico do vinho
sólido
líqui
do lv
sv
Antes da adesão Após a adesão
sólido
lv
sv ls
Interface sólido-líquido
1. Ângulo de contato de molhabilidade:
 Molhabilidade é a tendência de um determinado 
fluido se espalhar, ou aderir, sobre uma superfície 
sólida
 Pode ser definida termodinamicamente em função 
dos ângulos de contato
Modos de se molhar uma superfície
a) Espalhamento: um líquido, já em contato com o 
sólido, se espalha de maneira a aumentar as áreas 
interfaciais sólido-líquido e líquido-gás e diminuir a 
interface sólido-gás
( )LGSLSG
A
G
S  +−=
D
−=
sólido
SG SL
LG
0S Processo espontâneo
0S Líquido permanece como uma gota (ângulo q característico)
sólido
qSG SL
LG
q é atingido no equilíbrio de 
maneira a minimizar a energia 
livre superficial total 
LGLGSLSLSGSGT AAAG  ++=
dA cos q→ Aumento na área interfacial 
causada pelo espalhamento infinitesimal 
do líquido
dAdAdAdG SGLGSL q −+= cos
SGLGSLdG q −+== cos0 Equação de Young
Energia livre do sólido
Espalhamento de uma gota
Adesão e Coesão
 Teoria de Fowkes: contribuições dos diferentes tipos 
de forças intermoleculares
→para líquidos apolares
)(2 d
LG
d
SLGSSL  −+=
Substituindo na equação de Young:
LG
d
LG
d
S


q
)(2
1cos +−=
d
LGLG  = 2
1
)/(21cos LG
d
S q +−=e
• Para uma série de líquidos apolares espalhados sobre uma 
superfície sólida, q deve diminuir conforme LG diminui e ser 0 
para um determinado valor de LG (tensão superficial crítica do 
sólido c )
 c pode ser determinado medindo-se q para diferentes 
líquidosapolares e o valor de LG que corresponde q=0 
(cosq=1) pode ser obtido por extrapolação
Medidas de ângulo de contato
 Fáceis e medidas diretamente
 Dificuldades inerentes aos sistemas:
1. Contaminação do líquido
2. Defeitos na superfície do sólido (imperfeições e regiões de 
distintas energias superficiais)
 No experimento
Determinar a energia livre de superfície de vidro e teflon utilizando 
medidas de ângulo de contato (água, propanol, etilenoglicol e 
glicerol).
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	Slide 2: Docentes Responsáveis Profa. Dra. Ana Paula Ramos 
	Slide 3: Objetivos
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	Slide 5: Programa 
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	Slide 8: Avaliação 
	Slide 9: Sexta-Feira (experimento e entrega do relatório/apresentação)
	Slide 10: Prova 1 (12/05)
	Slide 11: Bibliografia
	Slide 12: Fundamentos e Aplicações de Espectroscopia Molecular
	Slide 13: Espectroscopia
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	Slide 42: Experimento 1- parte I Espectro roto-vibracional HCl
	Slide 43: Experimento
	Slide 44: Analisando o espectro
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	Slide 59: Experimento 1- Parte II Espectro eletrônico: beta-caroteno e alguns polienos
	Slide 60: Tópicos 
	Slide 61: Parte computacional
	Slide 62: Obtendo e tratando os resultados
	Slide 63
	Slide 64: Experimental
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	Slide 69: Comparando: partícula na caixa, computacional e experimental
	Slide 70: Resultados
	Slide 71: Como apresentar seus resultados
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	Slide 79: Exp. 3 – Viscosidade
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	Slide 87: 1. Determinação da massa molar de poli(álcool vinílico) por medidas de viscosidade
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	Slide 106: Interface sólido-líquido
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	Slide 109: Adesão e Coesão
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	Slide 115: Medidas de ângulo de contato
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