Relatório 4 - Solubilidade

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Universidade Federal de Pelotas
Centro de Ciências Químicas, Farmacêuticas e de Alimentos
Curso de Química Forense
Disciplina: Química Geral e Inorgânica Experimental
Experimento 4: 
Solubilidade
Professor(a): Aline Joana dos Santos
Acadêmicas: Caroline Ceno
Clarice Brandão
Fernanda Balbinot
Hortência Oliveira
Jaini Paltian
Jéssica Gall
Jessica Martins
Pelotas, 29 de novembro de 2013
Introdução
Solubilidade pode ser definida como a capacidade de uma substância se dissolver em outra, que é possível devido às forças de atração que mantém a estrutura cristalina do soluto serem vencidas pelas interações entre o solvente e o soluto. Em uma mistura, a substância presente em menor quantidade é o soluto, o qual é dissolvido pelo solvente. Há um limite de quantidade tanto de soluto quanto de solvente que podem ser dissolvidos totalmente; este limite pode ser definido como o coeficiente de solubilidade, o qual consiste na quantidade de soluto necessária para saturar uma quantidade padrão de solvente a uma determinada temperatura. 
Assim, de acordo com a quantidade de soluto e solvente podemos ter soluções saturadas (quantidade de soluto dissolvido igual à sua solubilidade no solvente, em determinada temperatura), insaturadas (quantidade de soluto dissolvido menor que sua solubilidade no solvente, em determinada temperatura) e supersaturadas (quantidade de soluto maior que sua solubilidade no solvente, em determinada temperatura, podendo-se observar um precipitado não dissolvido).
A expressão “semelhante dissolve semelhante” é uma regra geral para a miscibilidade entre duas amostras. Em geral, substâncias polares se dissolvem entre si e o mesmo acontece com aquelas que são apolares. 
A solubilidade também depende da temperatura e pressão do sistema. Em grande parte dos compostos orgânicos o aumento da temperatura causa um aumento da solubilidade. No entanto, para compostos inorgânicos essa relação é muito variável. Já uma elevação na pressão do meio, acarretaria num aumento de solubilidade se o volume da solução fosse menor do que o volume dos componentes antes da mistura, onde a densidade também se faria importante.
Quando é feita a mistura de uma substância em um solvente e há excesso de soluto, esse excesso pode ser separado do solvente através de vários métodos. Um dos mais comuns, e frequentemente utilizado, é denominado filtração, que consiste em utilizar uma superfície porosa (filtro) para separar as duas substâncias. 
A reação que ocorre entre duas ou mais substâncias pode ser prevista se houver conhecimento da natureza e propriedade das mesmas. Por isso, é importante entender a interação entre elas, e também os métodos de separação após estes compostos sofrerem interação, uma vez que na grande maioria dos casos o que encontramos não são substâncias puras, mas misturas formadas a partir delas.
A fim de melhorar a pureza de solutos, eles são misturados a um solvente até obter uma solução saturada e é realizada a técnica da recristalização, onde a solução é resfriada para diminuir a solubilidade do soluto. Isto ocasiona uma precipitação deste soluto na forma cristalizada, que, em seguida, é filtrado e seco.
Objetivos
- Compreender o conceito de solubilidade e fatores que interferem no mesmo;
- Conhecer algumas formas de separação e purificação de substâncias;
- Visualizar as formas de interação entre substâncias de polaridades diferentes.
Métodos
Miscibilidade de líquidos
Numerar os tubos de ensaio de 1 a 6. No tubo 1, colocar 3mL de água destilada e adicionar 1mL de etanol. No tubo 2, colocar 3mL de água destilada e acrescentar 1mL de butanol. No tubo 3, colocar 3mL de água destilada e acrescentar 1mL de água raz. No tubo 4, colocar 3mL de etanol e acrescentar 1mL de butanol. No tubo 5, colocar 3mL de etanol e acrescentar 1mL de água raz. No tubo 6, colocar 3mL de butanol e acrescentar 1mL de água raz. Adicionar todas as soluções com uma pipeta graduada. Agitar os tubos de ensaio de forma a homogeneizar as misturas. 
Extração
Em um tubo de ensaio, adicionar 3mL de uma solução aquosa saturada de iodo e 1mL de água raz, utilizando pipetas graduadas. Não agitar. Anotar as observações a cerca da mistura. Tampar o tubo com a rolha e agitar. Deixe a mistura descansar. Anotar as novas observações. Descartar a solução de iodo e água raz na bombona tipo VIII de resíduos halogênicos.
Precipitação
Moer a aspirina com o almofariz e pistilo até obter um pó. Pesar, o mais aproximadamente possível, 0,5g da aspirina moída. Depositar a aspirina em um béquer pequeno de 50mL. Adicionar 4mL de etanol ao béquer. Misturar até dissolver. Acrescentar 20mL de água destilada à solução com proveta graduada. Agitar e deixar descansar em um banho de gelo.
Filtração
Colocar o equipamento – funil de vidro e papel filtro – na haste universal com o auxílio de uma garra metálica. Molhar o papel filtro para que este se fixe à parede do funil. Colocar um béquer embaixo do funil, com a ponta deste encostando na parede interna do béquer. Transportar todo o conteúdo do béquer – aspirina cristalizada, etanol e água – para o filtro. Após o término da filtração, retirar o resíduo de aspirina do filtro e observar em microscópio ótico. Em seguida, depositar num frasco para posterior descarte adequado. Descartar a solução de água e etanol, após a filtragem, na bombona tipo V de resíduos orgânicos. Lavar o material e limpar a bancada.
Resultados e Discussões
Miscibilidade de Líquidos
De acordo com a literatura, substâncias polares são solúveis em seus semelhantes, e substâncias apolares se dissolvem entre si. Quando as misturas são heterogêneas, o tamanhos das fases é relativa a quantidade de volume adicionado no tubo de ensaio. No entanto, a ordem de disposição das fases é devida a respectiva densidade dos líquidos imiscíveis entre si.
Nas operações realizadas, foi observado que a mistura de água e etanol é homogênea, sendo ambos solúveis entre si devido ao fato de serem polares.
Já em relação à mistura de água e butanol, viu-se que a solução é heterogênea, onde o butanol é significantemente apolar em relação à água. A fase superior é referente ao butanol e a fase inferior é compreendida por água. Portanto, a água é mais densa que o butanol. 
Na mistura de água e água raz, visualizou-se uma solução imiscível, onde a fase superior e apolar é formada por água raz, e a fase inferior e polar é composta por água destilada. Então, a água é mais densa que a água raz.
No quarto tubo, a solução obtida foi miscível. O butanol possui quatro carbonos em sua cadeia, enquanto o etanol possui dois carbonos. O butanol é o mais apolar, visto que quanto maior a cadeia carbônica, maior é a apolaridade do composto. Mesmo assim, a mistura foi homogênea, pois são alcoóis com características semelhantes.
O etanol em conjunto da água raz ocasionou numa solução heterogênea, enquanto a mistura de butanol e água raz foi miscível. Isso ocorre porque o butanol é mais apolar que o etanol, enquanto a água raz é bastante apolar.
Tabela 1 – Miscibilidade de misturas líquidas.
	Tubo
	Mistura
	Miscibilidade
	1
	Água + etanol
	Homogêneo
	2
	Água + butanol
	Heterogêneo
	3
	Água + água raz
	Heterogêneo
	4
	Etanol + butanol
	Homogêneo
	5
	Etanol + água raz
	Heterogêneo
	6
	Butanol + água raz
	Homogêneo
Extração
Ao misturar a solução de iodo com água raz, notou-se que a última ocupou a fase superior com uma coloração rosada, e a solução de iodo correspondeu à fase inferior de cor amarela.
A água raz é incolor e adquire coloração rosada ao interagir com o iodo, cor esta que se intensifica ao agitar vigorosamente o tubo.
A solução contendo iodo é de um tom amarelo escuro, o qual se torna mais claro ao reagir com a água raz.
Então, viu-se que a coloração alterada na água raz foi extraída da solução com iodo.
Precipitação e Filtração
O processo de purificação da aspirina envolve a dissolução do ácido acetilsalicílico em uma mistura de etanol e água,já que esse ácido é pouco solúvel em água e bastante solúvel em álcool. Nessa dissolução, produtos indesejados, como ácido sulfúrico e etanol, são diluídos, visto que são bastante solúveis em água, e são eliminados por filtração. Dessa forma são separados da mistura os cristais de aspirina com alto grau de pureza.
Ao adicionar água à mistura de aspirina e etanol, a solução permaneceu homogênea e supersaturada, não sofrendo alterações, ou seja, a água não auxiliou na dissolução do precipitado. Isso se deve ao fato de a água ser mais polar que o etanol e a aspirina, e estes últimos possuem polaridade semelhante.
Entendeu-se que a diminuição da temperatura ocasionou numa redução da solubilidade da aspirina em etanol, o qual o solubilizava melhor que a água.
Finalmente, analisou-se em microscópio ótico o precipitado filtrado de ácido acetilsalicílico, visualizando-se cristais tridimensionais de formato definido, os quais foram obtidos através da recristalização, objetivando um soluto puro (cristal).
Anexos
Questão 1: Porque existe uma diferença na solubilidade do NaCl e da Aspirina (Ácido Acetil Salicílico)?
Porque a Aspirina e o NaCl possuem polaridade diferentes, sendo que, o Cloreto de Sódio e água são substancias muito polares, já a aspirina é pouco polar. Sabendo que de uma forma geral “semelhante dissolve semelhante”, ou seja, solutos 	com	polaridade	similar a polaridade do solvente são muito mais solúveis. 
Questão 2: Escreva as definições dos seguintes termos químicos:
Miscível: é nome dado a uma propriedade dos compostos que, quando misturados, resultam numa mistura homogênea. 
Imiscível: é o nome dado quando compostos misturados resultam numa mistura heterogênea.
Extração: é a transferência de um soluto solubilizado de um solvente para outro solvente. Os dois solventes devem ser imiscíveis entre si, formando duas fases líquido-líquido, e o procedimento é feito através de um funil de separação.
Soluto: é a substância dissolvida no solvente.
Eletronegatividade: é a tendência de um átomo em atrair elétrons compartilhados numa ligação química.
Molécula Polar: possuem maior concentração de carga negativa numa parte da nuvem e maior concentração positiva em outro extremo.
Ligação covalente polar: é aquela decorrente da diferença de eletronegatividade entre átomos ligantes.
Ligação covalente não polar: é aquela decorrente da igualdade de eletronegatividade entre átomos ligantes
Molécula não polar: não possuem diferença de carga negativa e positiva, as cargas são igualmente ou quase igualmente distribuídas.
Questão 3: Coloque em ordem decrescente de polaridade os quatro líquidos utilizados nesta experiência.
Água, etanol, 1-butanol, querosene (água raz).
Questão 4: O que se observa depois de agitar a solução de iodo e água com querosene? Qual é a cor da solução de iodo e água e da solução de iodo e querosene?
Após a agitação a mistura apresentou bolhas e espuma, depois de a mistura descansar houve a separação de duas fases: uma translúcida mais densa em maior quantidade (iodo + água), e outra alaranjada menos densa em menor quantidade (iodo + querosene). Observou-se que a querosene retira o iodo da solução aquosa, e passa a formar uma solução com o iodo.
Questão 5: O iodo é mais solúvel em querosene ou em água? Que evidência você utilizou para a sua resposta? Explique sua resposta a partir das polaridades do iodo, querosene e água.
 O iodo é mais solúvel em querosene, pois a quantidade da solução de iodo diminuiu indicando que ele se dissolveu no 1mL de querosene ,deixando a água, mais densa, na parte inferior da mistura . O iodo e o querosene são ambos apolares, já a água é um composto polar, sendo assim o iodo se dissolve melhor no querosene do que na água.
Questão 6: Sugira um método de separação das misturas do item A e do item B, para posterior utilização.
Um possível método para ser utilizado na separação de misturas líquidas imiscíveis é a decantação através de funis de bromo, que possuem uma torneira. O líquido mais denso fica na parte inferior da vidraria, sendo a primeira fase a ser retirada para um béquer.
Para separar soluções homogêneas, usa-se o método da destilação, que se baseia na diferença de ponto de ebulição dos líquidos em questão. São utilizados balão de destilação, condensador e erlenmeyer no processo, com aquecimento por chama.
Tabela 2 – Métodos de separação de misturas líquidas.
	Mistura
	Miscibilidade
	Método de Separação
	Água + etanol
	Homogêneo
	Destilação
	Água + butanol
	Heterogêneo
	Decantação
	Água + água raz
	Heterogêneo
	Decantação
	Etanol + butanol
	Homogêneo
	Destilação
	Etanol + água raz
	Heterogêneo
	Decantação
	Butanol + água raz
	Homogêneo
	Destilação
	Solução de iodo + água raz
	Heterogêneo
	Decantação
Questão 7: Explique o que você observou quando adicionou a solução de Aspirina (Ácido Acetil Salicílico) com etanol em água. A Aspirina é mais solúvel em água ou etanol?
Ao adicionar água na mistura de etanol com aspirina nada acontece. Ao colocar a solução no banho de gelo, a aspirina retorna para o estado sólido, visto que o etanol se associa com a água. Portanto, a aspirina é mais solúvel em etanol. 
Conclusão
Foram analisados diversos métodos de solubilidade através da mistura de substâncias com diferentes polaridades. Constatou-se com a prática que “semelhante dissolve semelhante”, comprovando o que foi estudado na teoria.
A solubilidade pode ser afetada pela diferença de temperatura, podendo facilitar ou não a homogeneidade de cada solução.
Puderam ser conceituados variados métodos de separação, dependendo da miscibilidade das substâncias. Nas soluções com um solvente líquido e um soluto sólido é feita a separação através de filtração. Já na mistura de solventes e solutos líquidos, é feita a destilação quando forem miscíveis, e a decantação quando forem imiscíveis.
Concluiu-se que, na mistura da solução de iodo e água raz, a polaridade da molécula da água raz extrai o iodo, modificando a coloração.
No experimento com o ácido acetilsalicílico verificou-se que este se dissolveu melhor no etanol do que na água - com formação de solução supersaturada - visto que a aspirina e o etanol são mais apolares do que a água. Ao colocar a solução em banho de gelo, houve a recristalização da aspirina. Portanto, a solubilidade desse ácido no etanol diminui conforme a diminuição da temperatura. 
Referências Bibliográficas
COLEGIOWEB. Separação de Misturas. Disponível em: <http://www.colegioweb.com.br/trabalhos-escolares/geografia/tv-geografia/separacao-de-misturas.htm>. Acessado em: 28/11/13.l
BARRETO, A. Solubilidade. Disponível em: <http://dicasdeciencias.com/2009/05/27/solubilidade/>. Acessado em: 28/11/13.
OBLOGDOMESTRE. Miscibilidade e Solubilidade. Disponível em: <http://mestreeseublog.blogspot.com.br/2012/04/miscibilidade.html#.UpfMUNJDttY>. Acessado em: 28/11/13.