RELATÓRIO DE QUÍMICA EXPERIMENTAL Propriedades dos compostos iônicos e moleculares

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Pontifícia Universidade Católica do Paraná
Escola de Educação e Humanidades
Curso Licenciatura em Física
Alunos: Alessandro Ribeiro da Silva
 Douglas Nascimento de Oliveira 
 Guilherme Melo da Silva
Propriedades dos compostos iônicos e moleculares
Curitiba
2016
Relatório técnico da aula prática
 Apresentado na disciplina
Química Geral I do Curso de 
Licenciatura em Física da
Pontifícia Universidade Católica do Paraná
Orientado pelo professor Jefferson Cunha
Curitiba, abril de 2016.
Sumário
1 Introdução	5
2 Ligações químicas	6
2.1 Propriedades das substâncias iônicas	6
2.2 Propriedades das substâncias covalentes ou moleculares	6
2.3 Propriedades dos metais	7
3 Solubilidade	7
4 Condutividade eletrônica	8
5 Pontos de fusão e ebulição	8
6 Objetivo	9
7 Procedimento experimental	8
7.1 Materiais	8
7.2 Reagentes	8
7.3 Método	9
7.3.1 Condutividade de substâncias	10
7.3.2 Ponto de fusão dos sólidos	12
8 Tabelas com os resultados	13
9 Conclusão	14
10 Referências bibliográficas	15
11 Apêndices e anexos	16
1 Introdução.
A quase totalidade das substâncias encontradas na natureza resulta da combinação de átomos e ou íons do mesmo elemento químico ou de elementos diferentes. Quando dois ou mais átomos ou íons se combinam entre si, dizemos que entre eles se estabeleceu o que chamamos de ligação química.
Poucas substâncias são formadas por átomos ou íons isolados, com exceção aos gases nobres. (MATERIAL DIDÁTICO, 2015)
Um dos aspectos mais intrigantes da química é o estudo das forças que agem entre os átomos. Às mais fortes destas forças, denominadas ligações químicas, são forças que unem átomos formando moléculas, agrupamentos de átomos ou sólidos iônicos. (RUSSEL, VOL1)
Para melhor compreensão, dos experimentos que serão abordados, é necessário entender o que são as ligações químicas entre os elementos que, juntos formam substâncias compostas como, por exemplo, a água (H2O), formado por ligação covalente. As propriedades físicas dos compostos iônicos e moleculares como seu ponto de fusão e ebulição, assim como a condutividade eletrônica quando dissolvidos ou em suas formas sólidas, serão importantes para entender as características individuais dos reagentes que serão estudados.
Os experimentos têm como objetivo identificar características dos compostos iônicos e moleculares que possam ser condutoras de energia, os seus pontos de fusão, quais das substâncias atingirão os resultados primeiramente, comparados entre eles, e os motivos pelos quais foi observado tal resultado, como também o motivo pelo qual não se obteve um efeito esperado para determinada substância.
2 Ligações químicas.
Em busca de uma configuração estável, os átomos tendem a realizar trocas de elétrons. Com exceção dos gases nobres que possuem um arranjo eletrônico estável por possuírem 8 elétrons em sua camada de valência. Todos os outros elementos são instáveis, sendo assim procuram se estabilizar, e para isso procuram outros elementos para que haja uma interação entre seus elétrons, os átomos podem instabilizar-se de 3 maneiras: perdendo, ganhando ou compartilhando seus elétrons, e são classificados de acordo com sua eletronegatividade (facilidade ou dificuldade de ganhar ou perder seus elétrons).    
Elementos eletronegativos possuem maior carga nuclear efetiva, assim, é mais difícil que eles percam seus elétrons, então possuem uma tendência maior a ganharem elétrons para se instabilizarem. 
Elementos eletropositivos possuem menor carga nuclear efetiva, assim, é mais fácil que eles percam seus elétrons, então possuem uma tendência maior a perder elétrons para se instabilizarem. 
 Abaixo estão listados os tipos de ligações químicas.
Iônica= envolve transferência definitiva de elétrons.
Covalente= compartilhamento de elétrons.
Metálica= mar de elétrons.
As ligações iônicas basicamente se dão quando, um elemento não metal se liga a um metal. A consequência da atração entre os íons carregados positivamente, os cátions formados pelos metais, e os íons negativos, os ânions formados pelos ametais, formam o retículo cristalino.
2.1 Propriedades das substâncias iônicas.
Pelo menos uma ligação iônica.
Arranjos geométricos, chamados retículos cristalinos.
Sólidos a condições ambientes (T= 25◦C e P=1atm).
Elevados pontos de fusão e de ebulição
Geralmente são duros e quebradiços.
Bons condutores de eletricidade fundidos ou dissolvidos em H2O.
As ligações covalentes ocorrem entre os átomos que precisam ganhar elétrons para se enquadrarem na chamada regra do octeto. Formados quando se ligam ametais com ametais e, então, será uma estrutura molecular coesa.
2.2 Propriedades das substâncias covalentes ou moleculares
Apresentam pontos de fusão e ebulição inferiores aos compostos iônicos.
Quando puras, não conduzem corrente elétrica.
Em condições ambientes podem ser encontrados nos três estados físicos.
As ligações metálicas, como o nome sugere, serão formadas, apenas, pelos metais.
2.3 Propriedades dos metais
Brilho metálico.
Bons condutores de eletricidade e de calor.
Pontos de fusão e de ebulição altos, com exceção do mercúrio, césio e frâncio.
Maleabilidade e ductibilidade.
Resistência à tração.
3 Solubilidade.
É a propriedade que uma substância tem de se dissolver em outra substância, chamada de solvente. As substâncias em maior quantidade são denominadas como solventes. Como exemplo, quando fazemos um suco e adicionamos o açúcar na água, a água será o solvente e o açúcar o soluto, a água é denominada como solvente universal, pois, possui uma capacidade de dissolver muitas substâncias, preparando então uma mistura homogênea ou uma solução. 
Uma mistura homogênea é uma mistura que não conseguimos identificar mais de uma fase, como a água e o açúcar ou água e sal. Caso adicionemos mais soluto do que solvente teremos a formação de corpo de fundo em uma dada solução. No caso de uma mistura heterogênea, como o exemplo da água e da areia em um béquer, podemos observar 2 fases, uma solida(areia) e uma liquida(água), ou água e óleo, porém, ambos em estado líquido.
No apêndice há uma ilustração demonstrando os dois tipos de misturas.
4 Condutividade eletrônica.
Para que possa haver corrente elétrica, é necessário que haja elétrons livres, já que corrente elétrica nada mais é do que o movimento ordenado de elétrons. Em estado sólido os compostos iônicos não conduzem eletricidade, pois, os elétrons estão ligados uns aos outros com fortes interações entre si, já em estado líquido ou aquoso estas interações são quebradas, e esse íons são dissociados fazendo com que haja uma maior mobilidade dos elétrons nessa solução. Assim explicando o motivo do NaCl(s) não conduzir eletricidade. Para classificar um objeto como bom condutor de eletricidade ele necessariamente precisa que em toda a sua extensão haja elétrons com fácil mobilidade. 
No apêndice há uma ilustração do mar de elétrons para prata metálica.
5 pontos de fusão e ebulição.
O ponto de fusão é a temperatura em que uma substância passa do estado sólido para o líquido. Baseado na lei de Le Chatelier, diminuindo a pressão, se tem uma facilidade para atingir o ponto de fusão.
O ponto de ebulição é a temperatura em que a substância passa do estado líquido para o gasoso, atingido quando a pressão de vapor é igual à pressão atmosférica.
6 Objetivos.
Identificar as diferentes características físicas dos compostos iônicos e moleculares, mais especificamente a condutividade das substâncias e seus pontos de fusão.
7 Procedimento experimental.
7.1 Materiais
8 Béqueres de 100ml
Tripé
3 Espátulas
Tela de amianto
Papel alumínio
Condutivímetro
Bico de Bunsen
1 Béquer de 250ml
7.2 Reagentes
Água deionizada
Água de torneira
Sal de cozinha (NaCl(s))
Açúcar (sacarose) (C12H22O11(s))
Álcool comercial
Hidróxido de sódio-0,1M
Ácido clorídrico-0,1M
Naftalina (C10H6(s))
Lâmina de ferro
7.3 Método 
7.3.1 Condutividade de substâncias
Para os testes de condutividade eletrônica de algumas amostras, foi utilizado um condutivímetro com uma lâmpada em circuito aberto, o condutivímetro é um material que permite a medição da condutividade de substâncias iônicas.
No apêndice pode-se ter uma rasa ideia de como é o condutivímetro que foi usado nos testes, um equipamento não muito sofisticado, mas muito útil.
Para começar, para cada substância testada, pegamos um copo de béquer de 50mL e colocamos uma espátula cheia dentro do béquer. Foi utilizado sal de cozinha (NaCl(s)) e açúcar (C12H22O11(s)), assim como a lâmina de ferro. Isso para as substâncias sólidas.
O condutivímetro foi ligado na tomada e os eletrodos foram encostados um no outro para conferir o fechamento do circuito, posteriormente com as substâncias sólidas já dentro do béquer, os eletrodos encostaram-se às substâncias. Foi observado que a lâmpada do condutivímetro acendeu somente para a lâmina de ferro, o motivo para isso é que o ferro é um fortíssimo condutor de corrente elétrica, pois os elétrons livres nas camadas mais externas tem pouca atração com o núcleo. Isso possibilita o deslocamento deles, os elétrons, entre os átomos vizinhos de um material metálico, no caso, o ferro. Já para o açúcar e o sal não foi observado condução pelo motivo de estarem, ainda, no estado sólido ou retículo cristalino, ou seja, os íons estão estagnados e não tem a liberdade de se movimentarem.
Na segunda parte do experimento, que envolveram as substâncias em solução com a água, fizemos o mesmo procedimento com o condutivímetro, mergulhando os eletrodos à mistura.
Primeiramente colocamos 15mL de água no béquer de 50mL, depois foi feita as misturas com as substâncias estudadas e, então, os eletrodos mergulhados nas misturas, para cada um das substâncias estudadas.
A condução foi observada nas seguintes substâncias: água de torneira; sal de cozinha e soda cáustica.
A água de torneira é, geralmente, tratada com diversos sais minerais, o que a torna eletrolítica. Podemos incluir, também, a água mineral comercializada em mercados e bancas, como uma solução eletrolítica, que é diferente da água deionizada que seria uma solução não eletrolítica, por ser uma água que passou por uma destilação, chamada também de água pura. Portando não conduz eletricidade.
O sal, agora em solução, conduziu energia, pois, como dito antes, os íons em solução estarão em livre circulação podendo conduzir energia.
Na solução de água com açúcar não foi observado corrente por que a sacarose (C12H22O11) é um composto molecular, formado por ligação covalente, portanto não forma íons em solução.
Já na solução de soda cáustica ou hidróxido de sódio (NaOH(aq)), houve a condução elétrica quando mergulhado os eletrodos, isso porquê os elementos dessa substância composta tem uma ligação iônica os unindo, o sódio (Na) permite isso por ser um metal, mais especificamente um metal alcalino, e em solução com água, libera os íons de hidrogênio com carga elétrica positiva (H+), possibilitando a livre circulação dos íons e consequente condução elétrica.
Com o álcool ou etanol (C2H6O), nesse caso não misturado à água, não foi observado condução de energia por, mais uma vez, ser um substância formada por ligação covalente, portanto não há liberação de íons.
7.3.2 Ponto de fusão dos sólidos
Essa terceira, e última parte do nosso experimento, consistiram em observar os pontos de fusão de três substâncias, foram elas: sal de cozinha (NaCl), sacarose (C11H22O11) e naftalina (C10H18).
Primeiramente montamos a bancada com os seguintes instrumentos: bico de Bunsen, tripé, uma tela de amianto revestida com papel alumínio e três recipientes de papel alumínio (podem ser confeccionados a partir de copos de béquer, bastando pegar um pedado de folha de papel alumínio que seja consideravelmente maior que o copo e moldá-lo para que fique no formato do mesmo).
O tripé foi colocado de forma que ficou em cima do bico de Bunsen, depois a tela de amianto em cima do tripé e por último os recipientes sobre a tela, fechando o sistema do experimento.
A tela de amianto serviu para que o calor da chama se dissipasse de forma uniforme entre os recipientes.
Montado a bancada, colocamos em cada copo, de alumínio, uma substância e acendemos a chama de forma que fique branda, ou seja, com parcial entrada de oxigênio, que pode ser regulada.
Depois de algum tempo, as substancias fundiram. O resultado esperado foi o do sal de cozinha, que no caso não sofreu mudanças de estado por ter um ponto de fusão altíssimo.
8 Tabela com os resultados.
Acompanhe abaixo as tabelas dos resultados obtidos e observados dos respectivos métodos, ou experimentos.
	Substância
	
	Condutividade
(conduz ou não conduz)
	Água de torneira
	
	Conduz
	Água deionizada
	
	Não conduz
	Lâmina de ferro
	
	Conduz
	Sal de cozinha (NaCl(s))
	
	Não conduz
	Sal em solução (NaCl(aq))
	
	Conduz
	Açúcar (C11H22O11(s))
	
	Não conduz
	Açúcar em solução (C11H22O11(aq))
	
	Não conduz
	Álcool (C2H6O)
	
	Não conduz
	Solução de soda cáustica NaOH(aq)
	
	Conduz
 
(Tabela referente ao experimento 1, 7.3.1)
	Substância
	
	Ordem de fusão
	
	Naftalina (C10H18)
	
	Primeiro
	
	Sacarose (C11H22O11)
	
	Segundo
	
	Sal (NaCl)
	
	Permaneceu no estado sólido
	
(Tabela referente ao experimento 2, 7.3.2)
9 Conclusão.
Com os testes feitos com o condutivímetro, foi observado que algumas substâncias, como a água deionizada, por exemplo, não conduzem energia ou eletricidade, portanto não fecharam o circuito do condutivímetro. Isso foi explicado com base nas ligações químicas das substâncias estudadas.
Nos pontos de fusão observamos que a naftalina obteve resultado primeiro, o que era esperado, e o sal não fundiu por ter um ponto de fusão muito alto, alguns livros e fontes dizem ser maior que 800oC.
As medidas de tempo e temperatura dos experimentos não foram possíveis determinar por não termos os equipamentos apropriados para tal.
10 Referências bibliográficas.
Foi utilizado amplamente o site: http://www.soq.com.br/ para as pesquisas relacionadas às propriedades dos compostos iônicos e moleculares, mais especificamente relacionados aos motivos dos resultados dos experimentos. Como também apostilas e livros de ensino médio.
Seguem abaixo uma lista das demais referências usadas neste relatório:
(Russell, QUÍMICA GERAL VOLUME 1, 2008)
(Virtuous, 2016)= site de educação Só Química.
http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downquimica/capitulo4.pdf
http://www.proenc.iq.unesp.br/index.php/quimica/132-condutividade-eletrica
http://gpquae.iqm.unicamp.br/experimentos/E1.pdf
http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_solubilidade.pdf
11 Apêndices e anexos.
(Esquema, http://www.laifi.com/laifi.php?id_laifi=8313&idC=93628#) 
último acesso: 04/2016.
Esse é um esquema básico de como pode ser feito um condutivímetro. Claro que é um aparelho aparentemente simples, não podemos ter dados confiáveis e também não temos dados numéricos como condutivímetros profissionais, mas, com esse tipo de aparelho, foi possível ver que, dentre as substâncias estudadas, foi observado condução de energia, algumas fracas, outras fortes, como a água de torneira e o sal de cozinha em solução por exemplo.
Imagem que ilustra os diferentes tipos de mistura, no caso heterogêneo e homogêneo respectivamente.
Ilustração do mar de elétrons em livre circulação.