Experimento 10 Propriedades físicas de líquidos

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS – REGIONAL CATALÃO
Engenharia Civil
Química Geral Prática
Lorrany Jenifer Teodoro da Costa
Mariana de Oliveira
Yan Alves Carvalho
EXPERIMENTO 10
PRORPIEDADES FÍSICAS DE LÍQUIDOS
Catalão – GO
09/03/2016
INTRODUÇÃO
As propriedades físicas de uma substância são aquelas que podem ser medidas sem provocar mudança em sua composição química. Tais propriedades fornecem a base para separação de substâncias. Baseado nesse conceito, a finalidade desse relatório é demonstrar as propriedades físicas de algumas substâncias químicas líquidas, como a solubilidade, a miscibilidade e a polaridade.
Solubilidade é a capacidade de uma substância se dissolver em outra. Miscibilidade é a possibilidade de duas ou mais substâncias líquidas se misturarem entre si com maior ou menor facilidade, formando uma ou mais fases.
Na solubilidade, a polaridade das substâncias influi, principalmente, se estas substâncias serão mais ou menos solúveis. Dessa forma, substâncias polares tendem a se dissolver em líquidos polares e substâncias apolares, em líquidos apolares.
Dois líquidos (sistemas binários), podem ser totalmente miscíveis, parcialmente miscíveis ou imiscíveis. 
São considerados sistemas totalmente miscíveis, substâncias que se misturam e se solubilizam completamente formando solução líquida homogênea, independentemente de suas proporções.
Quando dois líquidos são miscíveis apenas em algumas concentrações, e algumas temperaturas, eles são chamados de líquidos parcialmente miscíveis. Como as solubilidades variam com a temperatura, a composição e a proporção das duas fases se alteram quando há mudança de temperatura. Outros sistemas, compostos geralmente por substâncias de polaridade muito diferentes, ou por sólidos iônicos que, apesar de serem polares, possuem elevada energia de hidratação, são considerados insolúveis, já que não solubilizam ou possuem solubilidade muito baixa (muitas vezes abaixo de 1g/100mL de solvente) em qualquer condição de temperatura ou de composição do sistema. 
Já nos casos de compostos iônicos insolúveis em água, isto geralmente ocorre quando o cátion é pequeno e o ânion é bastante volumoso. Neste caso, o composto iônico passa a apresentar também um caráter covalente, e o pequeno cátion se torna quase que totalmente envolvido pelo ânion, dificultando o acesso das moléculas do solvente ao cátion, fazendo com que a energia de hidratação dos íons não seja suficiente para vencer a energia da rede do composto, e assim, os íons não são separados, o que os torna insolúveis nesse solvente.
 
OBJETIVOS
O intuito principal da prática, foi observar as propriedades físicas dos líquidos, como exemplo a miscibilidade e solubilidade entre diferentes substâncias líquidas polares e apolares. /
MATERIAIS E REAGENTES
1 tubo pequeno com tampa;
6 tubos de ensaio;
1 H2O destilador;
1 proveta de 10 mL;
1 bastão de vidro;
1 béquer de 50 mL;
1 Pasteur;
Solução de etanol;
Solução de pentanol;
Solução de octanol;
Solução de hexano;
Solução aquosa de iodo saturada;
Gasolina.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1. Miscibilidade de líquidos.
Primeiramente adicionou-se 5 mL de água a três tubos de ensaio. Em seguida, adicionou-se 2 mL de etanol ao tubo 1, 2 mL de pentanol ao tubo 2 e 2 mL de octanol ao tubo 3. Então os tubos sofreram agitação e foram colocados em repouso. 
Na segunda parte do procedimento, adicionou-se 5 mL de hexano a três tubos de ensaios. Em seguida, adicionou-se 2 mL de etanol ao tubo 1, 2 mL de pentanol ao tubo 2 e 2 mL de octanol ao tubo 3. Então, novamente, os tubos sofreram agitação e foram colocados em repouso.
Na terceira parte, acrescentou-se 3 mL de solução aquosa saturada de iodo em um tubo de ensaio. Acrescentou-se ao tubo 1 mL de hexano. Após cerca um minuto, tampou-se o tubo com uma rolha, efetuou-se uma agitação e, posteriormente, o tubo foi deixado em repouso.
4.2. Determinação de etanol na gasolina.
Primeiramente, acrescentou-se em um frasco de erlenmeyer 50 mL de gasolina comum e 50 mL de água. Então o frasco foi fechado com um rolha e agitado vigorosamente, deixando os gases produzidos saírem pela tampa. Esse último passo foi repetido três vezes.
Transferiu-se a mistura então para uma proveta de 100 mL. Essa mistura foi deixada em repouso até a total separação das fases. E então, determinou-se o volume final da fase aquosa.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1. Miscibilidades de líquidos.
Tabela 1: Miscibilidade dos álcoois em água e hexano.
	SUBSTÂNCIA
	SOLUBILIDADE
	SOLUBILIDADE
	Nome
	Água
	Hexano
	Etanol
	Miscível
	Miscível
	Pentanol
	Parcialmente miscível
	Miscível
	Octanol
	Imiscível
	Miscível
Esses resultados podem ser explicados devido a capacidade de os álcoois serem solúveis em solventes polares, através da associação decorrente das ligações de hidrogênio. Assim, enquanto os hidrocarbonetos, tais como o metano, etano e propano são pouco solúveis em água, os álcoois de cadeias menores (até 3 átomos de carbono) metanol, etanol e propanol são totalmente miscíveis, resultado da forte ligação de hidrogênio entre água e álcool.
A miscibilidade de álcoois em água é diminuída com o aumento da cadeia carbônica. Quando essa cadeia (hidrofóbica) aumenta, ela se torna a parte mais significativa da molécula e a substância química se torna a parte mais significativa da molécula e a substancia química se torna cada vez menos solúvel, ou seja, tende a se comportar, cada vez mais, como um hidrocarboneto. Nesse caso, a formação de ligações de hidrogênio ácool-água, que precisam ser rompidas para que ocorra o processo de dissolução. Por outro lado, a solubilidade dos álcoois em hexano apresenta comportamento distinto: exceto metanol, os demais álcoois referidos são totalmente miscíveis.
Nesta última parte do procedimento 4.1 notou-se que após adição de hexano na solução de iodo, a mistura apresentou duas fases. Inicialmente a coloração da solução de iodo era castanho e o hexano, incolor. Observou-se que após o agitamento, o hexano extraiu o iodo da fase aquosa, permanecendo na parte inferior apenas a água e na fase superior iodo com hexano, apresentando coloração rosa.
Segundo bases teóricas, semelhante dissolve semelhante. A água é um solvente polar, enquanto o hexano e o iodo são solventes apolares, essa diferença de polaridade impede sua interação, resultando em uma não-miscibilidade das fases. 
Água e Iodo:
O Iodo apresenta uma solubilidade limitada em água, porém é mais solúvel em soluções que contém o íon iodeto. Fato atribuído à formação do íon castanho detri-iodeto I, o que justifica a coloração castanha da solução de iodo.
Água e Hexano:
Quando a água (polar) se mistura com o hexano (apolar) não há ligação entre eles, pois as forças de ligação da molécula de água são ligações de hidrogênio, que são muito fortes e a força de ligação do hexano é de Van Der Waals, fraca. As ligações de hidrogênio da água não serão rompidas para formar uma nova ligação entre a água e o hexano, sendo assim ambas as substâncias imiscíveis.
Hexano e Iodo:
Quando o hexano (apolar) se mistura com o iodo (apolar) eles se solubilizam, pois os elétrons podem mover-se modificando a distribuição de certa molécula. Neste momento forma-se um dipolo na molécula vizinha a reorganizar as suas cargas. A força intermolecular dessa mistura é do tipo dipolo induzido.
 Teor de álcool na gasolina. 
	
A gasolina é um produto combustível derivado intermediário do petróleo, na faixa de 5 a 20 de átomos de carbono. Uma das propriedades mais importantes da gasolina é a octanagem. A octanagem mede a capacidade da gasolina de resistir à detonação ou sua capacidade de resistir as exigências do motor sem entrar em autoignição antes do momento programado. A detonação (conhecida como "batida de pino") leva a perda de potência e pode causar sérios danos ao motor. No Brasil a unidade de medida empregada é o índice antidetonante (IAD). A gasolina comum, por exemplo, possui IAD de 87%.O álcool etílico, uma das substancias adicionadas à gasolina tem vital papel na sua combustão, pois sua função aumentará a octanagem em virtude do seu baixo poder calorífico. Além disso, o fato propicia uma redução na taxa de produção de monóxido de carbono (CO). A porcentagem de álcool é regulamentada por lei e, recentemente, o governo estabeleceu um novo padrão que é de 27%, sendo que a gasolina especial, do tipo Premium, se manteve com o percentual de 25% de etanol. Se por um lado existe vantagens, existem as desvantagens também, como maior propensão a corrosão, maior regularidade nas manutenções do carro, aumento do consumo e aumento da produção dos óxidos de nitrogênios.
Muitos donos de postos de combustíveis e de distribuidoras fazem adulterações na gasolina, misturando-a com outros solventes mais baratos, com a finalidade de lucrar em cima do prejuízo dos proprietários de veículos. Disso tudo, nota-se a importância para a frota locomotiva brasileira e para o meio ambiente, o rigoroso controle dessa porcentagem.
Uma forma de se descobrir o teor de álcool na gasolina é adicionando cerca de 50 ml de agua e 50 ml de combustível a uma proveta. Após isso, deve-se agitar a solução e mantê-la em repouso até a separação das duas fases. A água irá retirar o álcool que estava misturado na gasolina. Isso acontece porque o etanol possui uma parte polar e outra apolar, sendo que sua parte apolar é atraída pelas moléculas da gasolina que também são apolares pela força de dipolo induzido. Mas, a sua parte polar, caracterizada pela presença do grupo OH é atraída pelas moléculas de água, que também são polares, realizando ligações com o hidrogênio que são bem mais fortes que as ligações do tipo dipolo induzido. E, como a água é mais densa, ela ficará na parte inferior e a gasolina na parte superior. 
Depois de todo esse processo é lido os volumes de ambas as fases e calculado o teor de álcool. No experimento, foi obtido um volume final de 26 mL de gasolina e 74 mL de água, ou seja, 52% de álcool presente na gasolina.
A seguinte expressão matemática pode ser usada para efetuar o cálculo do percentual de álcool:
% Álcool = x 100%
Efetuando os cálculos a partir dos dados obtidos no experimento, obteve-se o seguinte teor:
% Álcool = x 100%
% Álcool = 52%.
Assim, pode-se concluir que o percentual de etanol está acima do padrão atualmente permitido na legislação para a gasolina comum.
CONCLUSÃO
	Pode-se concluir por meio dos experimentos realizados, o comportamento das substâncias que sofreram um processo de mistura com outra substâncias, tanto em relação a miscibilidade, quanto a solubilidade. De tal modo, podemos constatar que através das análises feitas, que moléculas polares somente sofrem interação quando entram em contato com outras moléculas polares. Assim como as moléculas polares, as apolares tendem a possuir maior interação mais acentuada com moléculas apolares. Isso demostra a teoria de que semelhante dissolve semelhante.
 
REFERÊNCIAS
ATKINS, P. W. (Peter William) et al. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2002.
MOORE, Walter J. Fisico-química. 4ª ed. Edgard-Blucher, São Paulo, 1976.
PILO, Luiz. Fisico-química. Livros Técnicos e Científicos. 1ª ed. Editora S.A., Rio de Janeiro, 1979.
RUSSEL, J. B. Química Geral. 2ª ed. São Paulo, Pearson Makron Books, 1994.
VOGEL, Arthur I. Química Analítica. 5ª ed. Mestre Jou, São Paulo, 1981.