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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA DISCIPLINA DE QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL CURSO DE QUÍMICA INDUSTRIAL E LINCENCIATURA PROFESSORA JOANA GUILARES DE AGUIAR ANÁLISE DAS PROPRIEDADES DOS SISTEMAS COLOIDAIS COMPONENTES: ALISON DE OLIVEIRA REBECCA BAPTTISTA A. DE OLIVEIRA NITERÓI 16 de maio de 2022 1. Introduçao O conceito de solução é um dos principais termos presentes na área química pois é através desse conceito que possível desenvolver novos compostos químicos. Uma solução sempre é composta por um soluto (elemento que se encontra em menor quantidade e dissolvida no meio) e um solvente (elemento presente em maior quantidade e responsável por dissolver o soluto) que poderão formar tanto soluções homogêneas quanto soluções heterogêneas. Uma solução homogênea, é aquela que o soluto se encontra dissolvido de forma uniforme em todo o composto, fazendo com que suas propriedades sejam iguais em toda solução. Nesse tipo de solução, as partículas apresentam um tamanho médio de até 1 nm, e quando respeitam esse limite, são consideradas soluções verdadeiras. Essas soluções não sedimentam sob força da gravidade ou centrifuga, como também não são retidas por filtros convencionais. Soluções heterogêneas são constituídas por duas fases de substancias distintas, podendo elas estarem presentes no mesmo estado físico ou não. Soluções desse tipo possuem partículas de tamanho maior que 1nm e podem ser apresentadas em forma de suspenções ou coloides. Uma mistura de suspensão é composta por partículas de comprimento maior que 1000 nm. Nesse tipo de mistura é possível observar a sedimentação sob a ação da gravidade e são retidos por filtros convencionais. O termo coloide, oriundo do grego (kólla, cola + êidos, forma), foi primeiramente adotado para referir-se a compostos de goma arábica na idade antiga. Essa substancia apresentava um aspecto viscoso com uma estrutura indeterminada, e atualmente é denominada como macromolécula. Uma mistura coloidal é definida como uma mistura heterogênea, a qual uma dessas fases se encontra em forma de partículas minimamente fracionadas com tamanho entre 1nm e 1000nm, denominada como fase dispersa. Já a outra fase, é o meio em que essa primeira fase se encontra distribuída, conhecida como fase continua. Tanto a fase dispersa, quanto a continua, podem se apresentar nos estados sólido, liquido e gasoso. Os coloides podem ser classificados em vários tipos, como podemos ver na tabela: Fase dispersa Fase continua Gas liquido solido gas Não existe aerossol Aerossol solido liquido Espuma liquida Emulsão liquida sol solido solido Emulsão solida Sol solido Um dos indicadores de presença de uma solução coloide é o efeito tyndall. Esse efeito pode ser explicado pela disperção da luz devido a massa e volume das partículas coloidais, fazendo com que um feixe de luz deixe um rastro quando posto em contato com a solução. Essa situação não ocorre em soluções verdadeiras. 2. Objetivos No presente relatório foi executado a prática 6 da apostila de Química Geral Experimental B, na qual foi realizado experimentos de preparação de sistemas coloidais através de processos de condensação, dispersão e emulsão, com o intuito de observar a propriedade ótica dos sistemas coloidais, como também comparar a ação de surfactantes em agua dura. 3. Experimentos Para a elaboração deste estudo, utilizou-se como base os seguintes experimentos da apostila: 1. Preparação de sistemas coloidais; 2.1 Propriedade ótica e 3. Surfactantes e água dura da apostila. 3.1. Preparação de sistemas coloidais 1. Método de condensação Preparação de hidrossol de Fe(OH)3: Neste experimento realizou-se a preparação do coloide hidróxido de ferro (III) através do método de condensação Para este experimento utilizou-se: 1. Pipeta de Pasteur graduada 1. Dois béqueres de 100 mL 1. Chapa aquecedora 1. Água destilada 1. Cloreto de ferro (III) Para este experimento começou-se pondo 10 mL de água destilada em um béquer de 100 mL e levou-se para aquecer com auxílio de uma chapa aquecedora. Enquanto a água é aquecida, colocou-se 10 mL de água em outro béquer e deixou-se reservado. Após 5 minutos, retirou-se o béquer com água da chapa de aquecimento e adicionou-se 10 gotas de cloreto de ferro (III) em cada um dos béqueres. Tendo assim, um béquer com a solução quente, e o outro com a solução em temperatura ambiente. Logo após, observou-se os aspectos das duas soluções e anotou-se os resultados. Preparação de hidrogel de Ca(CH3COO)2: A realização desta pratica, teve o intuito da preparação de hidrogel de Acetato de cálcio através do método de condensação Foi utilizado nesta pratica os seguintes utensílios: 1. Pipeta de Pasteur graduada 1. Microtubo de ensaio 1. Bastão de vidro 1. Etanol absoluto 1. Acetato de cálcio Neste experimento, com a pipeta de pasteur graduada gotejou-se 1 mL de etanol absoluto e 1 mL de solução saturada de acetato de cálcio (conservada em geladeira) em um microtubo de ensaio, após o despejo, mexeu-se levemente as soluções com o auxílio de um bastão de vidro e reservou-se o microtubo. Após 15 minutos observou-se a reação e anotou-se os resultados. 2. Método de dispersão Neste experimento foi realizado a preparação de um coloide através do método de dispersão. Neste método utilizou-se as seguintes ferramentas: 1. Pipeta de pasteur graduada 1. Microtubo de ensaio 1. Espátula 1. Água destilada 1. Hidróxido de sódio 1. Fluoresceína sódica No experimento, primeiro colocou-se 1 mL de água destilada em um microtubo de ensaio e depois com o auxílio da pipeta de pasteur graduada gotejou-se 1 gota de hidróxido de sódio, logo após adicionou-se um cristal de fluoresceína sódica. Por fim, analisou-se a reação e anotou-se os resultados. 3. Emulsão O objetivo desse experimento foi de observar a dispersão coloidal entre dois líquidos que não se misturam. Foram utilizados os seguintes materiais: 1. Pipeta de pasteur graduada 1. Microtubo de ensaio 1. Água destilada 1. Óleo vegetal 1. Detergente ou Sabão Adicionou-se 1 mL de água destilada em um microtubo de ensaio e com a pipeta de pasteur graduada colocou-se 3 gotas de óleo vegetal e agitou-se. Em seguida, foi colocado 3 gotas de detergente. Os resultados obtidos foram observados, anotados e guardou-se a solução. 3.2 Propriedade ótica (Efeito Tyndall) Para a realização deste experimento, foi utilizado as soluções preparadas nos itens 1.1.1, 1.1.2, 1.2 e 1.3 para serem observadas com o laser, com o intuito de analisar o comportamento da luz sobre elas, identificando, ou não, a presença do efeito tyndall nas soluções. Neste experimento foram utilizados os materiais: 1. Caneta laser 1. Microtubo de ensaio com Hidrossol de Fe(OH)3 1. Microtubo de ensaio com Hidrogel de Ca(CH3COO)2 1. Microtubo de ensaio com dispersão de hidróxido de sódio (NaOH) e fluoresceína sódica (Na2C20H10O5) 1. Microtubo de ensaio com emulsão de água, óleo vegetal e surfactante 3.3 Surfactantes e água dura Observou-se as diferenças nas formulações químicas das soluções de água dura com detergente, e outra com sabão. Os materiais utilizados foram: 1. Água dura 1. Solução de sabão 1. Detergente 1. Pipeta de Pasteur graduada 1. 2 Microtubos de ensaio No primeiro momento, colocou-se 1 mL de água dura com o auxilio da pipeta, em dois microtubos de ensaio, logo após foi colocado em um dos microtubos, 3 gotas de sabão comum, e 3 gotas de detergente no outro microtubo. Ambos os microtubos foram agitados e comparados um com o outro e anotou-se as observações. 4. resultados 4.1 Preparaçao de sistemas coloidais 4.1.1 preparação de hidrossol Fe(OH)3 Na preparação de hidrossol Fe(OH)3 temos a seguinte equação: FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl A partir da tabela de solubilidade, podemos concluir que o hidróxido de ferro não é solúvel em agua, contudo a olho nu, apresentava ser uma solução homogênea. Com isso, podemos dizer que a solução de formada tem presença de coloides. 4.1.2 preparaçãode hidrogel de Ca(CH3COO)2 Ao realizar o preparo do hidrogel Ca(CH3COO)2, foi observado formação de gel a primeiro momento. Este efeito se dá pela encapsulação de etanol e água, onde o próprio acetato aprisiona o solvente, e a maior fase da mistura coloidal se apresenta em gel. Com isso, podemos dizer que esta solução se trata de um composto coloide. 4.1.3 Metodo de dispersão Ao adicionar o Cristal de fluoresceína sódica na solução de NaOH, a solução apresentou coloração verde fluorescente devido a formação de uranina como podemos ver na equação abaixo: C20H12O5 + 2NaOH → C20H10Na2O5 + 2H2O Nessa reação, as partículas dispersas não se sedimentam, nem podem ser filtradas por filtração comum, sendo assim um coloide. 4.1.4 Emulsao Ao agitar a solução de água e óleo a primeiro momento apresentou aspecto heterogêneo. Logo após adicionar a solução detergente, passou a apresentar um aspecto esbranquiçado com aparência homogenea. Sabe-se que a ação do detergente se da por emulsificação da gordura através de sua polaride. A parte polar do detergente interagiu com a agua adicionada devido sua alta polaridade e sua parte apolar interagiu com o oleo por tambem ser apolar. A partir desta interação, temos a formação de micelas que ficam distribuídas na agua. Com isso, podemos afirmar que ao adicionar o detergente na mistura, houve uma formação de uma solução coloide por emulsão, o que explica o aspecto esbranquiçado gerado. 4.2 Propriedades óticas Ao observar as soluçoes preparadas com o laser, foi obtido as seguintes resultados apresentados na tabela a seguir: soluçao Aspecto da laser Efeito tyndall Fe(OH)3 Rastro visivel presente Ca(CH3COO)2 Rastro visivel presente Na2C20H10O5 + NaOH Rastro visível presente Oleo + Detergente Rastro visivel presente Com base nesses resultados, podemos dizer que as afirmações feitas nos resultados dos experimentos de preparos de soluções coloides estão corretas, uma vez que a ocorrência do efeito tyndall é um indicador de presença de substancias coloides. 4.3 agua dura Ao realizar o experimento, observou-se que a solução com sabão não houve formação de espuma ou bolhas. Esse fenômeno pode ser explicado pela interação dos ânions presentes no sabão com os cátions presentes na agua dura que formam compostos insolúveis em agua, diminuindo assim sua eficiência. Já a solução com detergente apresentou formação de Bolhas devido as reações do cátions da agua dura com os anions do detergente formarem compostos que não são totalmente insolúveis em agua, permitindo assim que seu poder tensoativo ainda esteja presente e preserve sua eficiência. 5. conclusão Com a realização das práticas relatadas neste persente relatório, podemos concluir que a formação de soluções coloides pode ser oriunda de várias interações de diferentes substancias químicas. Pode-se dizer também que estão bastantes presentes na rotina química quanto também no cotidiano do mundo, fazendo delas um dos tópicos mais relevantes na área química. Referencias FERREIRA. F. Sistemas Coloidais. Viçosa. Universidade Federal de Viçosa. 2010 Disponivel em: JAFELICCI. M, VARANDA. M. O mundo dos coloides. O Mundo dos Coloides. Química Nova na Escola N° 9, Maio, 1999. Disponivel em: FOGAÇA. J. Soluções Químicas. Manual da Quimica. Disponivel em : FERREIRA.V. Coloides. Manual da Química. Disponivel em: FOGAÇA. J. Composição Química do Sabão. Manual da Química. Disponivel em :