relatorio crioscopia e ebulioscopia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
DOCENTE: THIAGO PINHEIRO BRAGA 
DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL
CRIOSCOPIA E EBULIOSCOPIA
DISCENTES: MARCELLY DE SOUSA NOBRE E LIVIA CORTÊS DE OLIVEIRA
INTRODUÇÃO 
A criometria e a ebulioscopia são técnicas fundamentais em química analítica e físico-química, amplamente utilizadas para determinar propriedades coligativas das soluções. Ambas se baseiam no princípio de que a adição de um soluto não volátil a um solvente altera suas propriedades físicas, como ponto de congelamento e ponto de ebulição.
Na criometria, é visto o comportamento da temperatura de congelamento de um líquido a partir da adição de um sólido não volátil, dependendo do número de partículas do soluto presente. Quando adicionado o soluto no solvente, percebe-se o abaixamento da temperatura para que haja o congelamento. Sendo assim, a temperatura de fusão da solução irá ser menor que a do solvente puro. Esse fenômeno ocorre devido à diminuição da atividade do solvente na solução, causada pela presença das partículas do soluto, que interferem nas interações entre as moléculas do solvente, isso dificulta o arranjo ordenado no estado sólido, precisando de menos energia para haver a fusão da substância. Sendo assim, a temperatura de fusão da solução é mais baixa que a do solvente puro. 
É possível determinar a concentração da solução ou até a massa molar do soluto a partir da equação: 
∆Tc = Kc m
Onde ∆Tc é a variação da temperatura de congelamento, Kc é a constante crioscópica do solvente e m é a molalidade da solução. 
Na ebulioscopia, é observado o comportamento da temperatura do ponto de ebulição de uma solução, também dependendo do número de partículas do soluto adicionado ao solvente. As partículas do soluto ocupam espaço na superfície do solvente, criando uma barreira e dificultando que as partículas do solvente passem do estado liquido para o gasoso, precisando então aumentar a temperatura da solução para que haja energia suficiente para superar essa barreira. Quanto mais soluto é adicionado ao solvente, mais difícil irá ser para a solução atingir a temperatura de ebulição. Sendo assim, a temperatura de ebulição da solução é maior do que a o solvente puro. É também possível calcular a concentração da solução e a massa molar do soluto a partir da equação: 
∆Te = Ke m
onde ∆Te é a elevação da temperatura de ebulição, Ke é a constante ebulioscópica do solvente e m é a molalidade da solução.
Ambas as técnicas possuem diversas aplicações, tais como o estudo do comportamento das soluções, determinação da massa molar dos solutos, identificação de impurezas e controle de qualidade de produtos. 
OBJETIVOS
· Examinar os princípios teóricos por trás da criometria e da ebulioscopia. 
· Determinar a massa molecular de um soluto não volátil através do abaixamento da temperatura de fusão e elevação do ponto de ebulição de uma mistura e comparar os dois métodos.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
-MATERIAIS E REAGENTES
· 2 Beckers de 250ml
· 1 Becker de 1000ml
· Chapa aquecedora
· Cronômetro
· Pipeta volumétrica de 5ml
· Termômetro
· Tubo de ensaio
· Vidro de relógio
· Água destilada
· Glicose
· Gelo
-PARTE A: CRIOSCOPIA
· Pipetamos 20 mL de água destilada (solvente puro) para o tubo de ensaio, enquanto este está imerso em um banho de gelo com sal;
· Colocamos o termômetro no interior do tubo de ensaio, juntamente com o solvente puro;
· Fizemos leituras de temperatura a cada 30 segundos, até congelar;
· Removemos o tubo de ensaio que continha o solvente puro do banho de gelo com sal e colocamos em um béquer contendo água à temperatura ambiente;
· Adicionamos 2,002 g de glicose e colocamos o tubo no banho de gelo, efetuando leituras de temperatura a cada 30 segundos, sob agitação lenta, até o momento do congelamento;
· Novamente retiramos o tubo do banho de gelo com sal e colocamos no béquer com água à temperatura ambiente, adicionando mais 2,004 g de glicose e repetimos o procedimento anterior.
-PARTE B: EBULIOSCOPIA
· Pipetamos 20 mL de água destilada (solvente puro) e transferimos para um béquer e o colocamos sobre uma chapa aquecedora a 100-110 °C;
· Colocamos o termômetro no interior do béquer, juntamente com o solvente puro;
· Fizemos leituras de temperatura a cada 30 segundos, até o momento do início da ebulição do líquido (quando a água estiver fervendo);
· Adicionamos 2 g de glicose no béquer contendo o solvente e o colocamos sobre a chapa aquecedora inicialmente a 100-120 °C, efetuando leituras de temperatura a cada 30 segundos sob agitação lenta até o início da ebulição;
· Novamente retiramos o béquer com a solução e colocamos à temperatura ambiente, em seguida, adicionamos mais 2 g de glicose e repetimos o procedimento anterior;
RESULTADO E DISCUSSÕES
-CRIOSCOPIA
Tabela 1: Temperaturas obtidas a partir da criometria
	
Solução pura
	Solução 1
	Solução 2
	
	Msoluto adicionada: 2,02g
	Msoluto adicionada: 2,03g
	
	Msoluto total: 2,02g
	Msoluto total: 4,05g
	Tempo (s)
	T (ºC)
	Tempo (s)
	T (ºC)
	Tempo (s)
	T (ºC)
	0
	25
	0
	25
	0
	25
	30
	4
	30
	3
	30
	10
	60
	3
	60
	1
	60
	6
	90
	1
	90
	1
	90
	2
	120
	1
	120
	0
	120
	0
	150
	1
	150
	-1
	150
	-1
	180
	0
	180
	-1
	180
	-1
	210
	0
	210
	-1
	210
	-2
	240
	0
	240
	-2
	240
	-3
	270
	-1
	270
	-2
	270
	-4
Fonte: Autoria própria
 Na tabela 1, foi observado o comportamento da temperatura a cada 30 segundos do solvente puro e das soluções à medida que adicionamos 2g de glicose, o soluto da solução. Na solução pura o ponto de congelamento ocorreu em 180 segundos quando atingiu a temperatura de 0 ºC. Já quando foi adicionado 2g de glicose no solvente percebeu-se que o congelamento ocorreu em -2 ºC no tempo de 240s, havendo uma estabilização da temperatura. Na última solução, quando adicionado mais 2g de soluto, totalizando 4g foi perceptível que a temperatura que houve o congelamento da solução foi -4 ºC e permaneceu estabilizada nessa temperatura pelos minutos seguintes. Dito isso, o experimento de criometria foi de acordo com o esperado na literatura, pois houve o abaixamento da temperatura de fusão quando adicionado um soluto não volátil no solvente. As propriedades coligativas do solvente sofrem alteração quando é adicionado um soluto e depende também da quantidade de soluto adicionada, por isso que a cada 2g de glicose adicionadas ao solvente, a temperatura para que houvesse o congelamento diminuiu. Quanto mais soluto na solução, menor o potencial químico, resultando no abaixamento da temperatura de fusão.
 Logo abaixo, tem-se os gráficos relacionando a temperatura e o tempo do solvente puro e das soluções. É possível perceber o decaimento da curva em todos os três gráficos, devido a diminuição da temperatura a medida que o tempo passa, sendo evidenciado com um círculo vermelho a temperatura em que houve o congelamento do solvente e das soluções.
Gráfico 1: gráfico do solvente puro
Fonte: Autoria própria
Gráfico 2: gráfico da solução 1
Fonte: Autoria própria
Gráfico 3: gráfico da solução 3
Fonte: Autoria própria
A seguir, tem-se um gráfico relacionando todas as temperaturas de congelamento do solvente puro, da solução com 2g do soluto e da solução com 4g de soluto.
Gráfico 4
Fonte: Autoria própria
-EBULIOSCOPIA
 Para cada intervalo de tempo, obtivemos temperaturas específicas, assim como mostra a tabela 2. De acordo com que o tempo vá passando, a temperatura vai aumentando, quando essa temperatura se estabiliza dizemos que o sistema entrou em ebulição. A seguinte tabela mostra a temperatura de ebulição para o solvente, solução 1 e solução 2, mostrando o diferente comportamento entre as propriedades físicas quando adicionado as massas do soluto.
 De acordo com a tabela, podemos observar que no tempo de 270 segundos houve a ebulição so solvente puro, sendo assim, sua temperatura de ebulição em 82 ºc. Já na solução 1, a temperatura de ebulição ocorreu no tempo de 270 em 92 ºc. Por fim, a solução 2 apresentou a ebulição no tempo de 300 segundos em 94ºc.
Tabela 2: Temperaturas obtidas a partir da ebulioscopia.
	
Solução pura
	Solução 1
	Solução 2
	
	Msoluto adicionada: 2,02g
	Msoluto adicionada: 2,03g
	
	Msoluto total: 2,02g
	Msoluto total: 4,05g
	Tempo (s)
	T (ºC)
	Tempo (s)
	T (ºC)
	Tempo (s)
	T (ºC)
	0
	25
	0
	25
	0
	25
	30
	29
	30
	34
	30
	36
	60
	33
	60
	41
	60
	44
	90
	38
	90
	49
	90
	50
	120
	44
	120
	56
	120
	56
	150
	52
	150
	65
	150
	65
	180
	59
	180
	73
	180
	74
	210
	66
	210
	82
	210
	83
	240
	72
	240
	88
	240
	92
	270
	82
	270
	92
	270
	93
	300
	88
	300
	93
	300
	94
	330
	93
	330
	94
	330
	94
	360
	94
	360
	94
	360
	94
	390
	94
	390
	94
	390
	94
	420
	94
	420
	94
	420
	94
Fonte: autória própria
 Nos gráficos 5, 6 e 7 mostra a relação entre tempo e temperatura quando analisado o solvente puro, solução 1 (solvente + 2g de glicose) e solução 2 (solvente + 4g de glicose) respectivamente. Nota-se que o ponto sai de um valor mais baixo para um mais alto, determinando uma curva crescente e com isso, um aumento de temperatura ao decorrer do tempo até atingir o ponto de ebulição e depois sua estabilização.
Gráfico 5
Fonte: autória própria
Gráfico 6
Fonte: autória própria
Gráfico 7
Fonte: autória própria
 No gráfico 8 abaixo, as curvas representam a propriedade coligativa da ebulioscopia para o solvente puro, solução 1 e solução 2. Assim, podemos comparar os pontos de ebulição para cada um dos sistemas estudados.
Gráfico 8
Fonte: autória própria
De acordo com o gráfico 8, podemos analisar então que no tempo de aproximadamente 270 segundos a temperatura de ebulição foi aumentando de acordo com que a massa do soluto também aumentou. Mostrando assim que os princícpios da ebulioscopia foram experimentalmente comprovados.
-CÁLCULOS ENVOLVIDOS
· Cálculo do abaixamento da temperatura de fusão
Tc= Ponto de congelamento do solvente puro em Kelvin.
T'c= Ponto de congelamento do solvente na solução em Kelvin.
· Cálculo do aumento da temperatura de ebulição
T'e= Ponto de ebulição do solvente em solução em Kelvin.
Te= Ponto de ebulição do solvente puro em Kelvin.
· Cálculo da massa molar através dos dados obtidos pela técnica crioscópica
Kc: Constante crioscópica do solvente;
m: Molalidade da solução.
m = Tc/Kc = 4K/1,86K kg mol-'= 2,15 kg/mol''
· Para a massa do solvente (água):
D = m/V
m = D*V = 0,99 g cm-3 * 20 cm3 = 19,94 g de solvente
M(molalidade) = m(soluto)/MM(soluto)*m(solvente)
MM(soluto) = m(soluto)/M(molalidade)*m(solvente)
MM(soluto) = 4,05 g/2,15 kg mol -1 * 19,9 g
MM(soluto) = 0,095 kg mol-' = 95 g/mol
· Cálculo da massa molar através dos dados obtidos pela técnica de ebulioscopia:
Ke: Constante ebulioscópica do solvente;
M: Molalidade da solução.
M = ATe/Ke = 12K/0,51K kg mol*'= 23,53 kg mol-'
· Para a massa do solvente (água):
D = m/V
m = D*V=0,9970479 g cm 3 * 20 cm 3
m = 19,94 g de solvente
M = m(soluto)/MM(soluto)*m(solvente)
MM(soluto) = m(soluto)/M*m(solvente)
MM(soluto) = 4,05 g/23,53 kg mol - * 19,94 g
MM(soluto) = 0,009 kg mol ''= 9 g mol''7
· Cálculo do erro percentual para o caso da crioscopia:
Erro% = (95 - 180)/180 * 100
Erro% = 47,2%
· Cálculo do erro percentual para o caso da ebulioscopia:
Erro% = (9 - 180)/180 * 100
Erro% = 95%
CONCLUSÃO
 Com esse experimento foi possível concluir que quanto mais massa do soluto não volátil era adicionado ao solvente, maior era sua variação de temperatura de fusão e ebulição, ou seja, de fato de aferiu a teoria de que a adição do mesmo iria diminuir a temperatura de fusão e aumentar a de ebulição. Ademais, de acordo com os cálculos obtidos, é possível concluir que a técnica mais adequada para calcular a massa molar de um soluto é a Crioscopia, por apresentar um erro percentual bem mais baixo que o da Ebulioscopia. Por fim, analisando os gráficos conclui-se que o experimento foi bem sucecidido tendo em vista as curvas saírem de modo esperado.
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