Curva de solubilidade

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

1. Introdução.
Uma solução é formada por substâncias com capacidade de se dissolver, formando uma mistura homogênea. Quanto ao seu estado físico apresentam-se nos estados sólido, líquido ou gasoso; é composta por substâncias de diferentes estados físicos e em diferentes proporções de substâncias. Os componentes de uma solução diferenciam-se em soluto (encontrado em menor quantidade) e solvente (se apresenta em maior quantidade). (7) 
Dentre as diversas propriedades da matéria, o conhecimento sobre solubilidade é de grande auxílio em diferentes setores por indicar as características de cada substância. Define-se como solubilidade ou coeficiente de solubilidade a capacidade máxima que o soluto tem de se dissolver em uma quantidade padrão de solvente, em determinadas condições de temperatura e pressão. (7) 
A solubilidade do soluto é representada em gramas do soluto por litro de solução numa determinada temperatura até o limite de saturação, sua unidade de medida é expressa em g/L ou g/cm3. (9) 
Pela sua alta capacidade de dissolução de líquidos, sólidos e gases, a água é classificada como solvente universal. É também um excelente veículo para o transporte de diferentes substâncias. (7)
No estudo da solubilidade entre substâncias é importante considerar a interação entre as moléculas do soluto e do solvente. Para isto existe a interação soluto-solvente, em que semelhantes dissolvem seus semelhantes: substâncias polares são solúveis em substâncias polares, substâncias apolares solúveis em substâncias apolares, determinando assim a solubilidade e imiscibilidade. Deste modo, a interação molecular é apenas um dos critérios para a solubilidade, pois a temperatura e pressão também exercem influencia. (9) (7)
De modo quantitativo a lei de Henry explica a dissolução dos gases em líquidos, onde a solubilidade de um gás em líquido é proporcional a pressão parcial do gás exercida sobre o líquido. A Lei de Henry aplica-se em diversos setores, por exemplo: na fabricação e envase de bebidas gasosas, para evitar em mergulhadores a doença descompressiva, pois ao retornar a superfície, a pressão diminui e facilita a formação de bolhas de nitrogênio no sangue que podem causar lesões, em condições normais o oxigênio e o gás carbônico –dois gases normais dissolvem-se sem oferecer riscos no plasma sanguíneo. Nos oceanos, a alteração da temperatura dificulta a absorção de oxigênio para os organismos de vida aquática. Para os gases, a pressão facilita a diluição enquanto a temperatura elevada dificulta a dissolução, ou seja, quanto menor a temperatura, mais fácil será a dissolução dos gases nos líquidos. (3)
A equação abaixo expressa a solubilidade dos gases nos líquidos pela lei de Henry, nesta equação a constante é representada por K, uma propriedade específica para cada gás em determinada temperatura.
Sg= K.Pg onde:
Sg→solubilidade do gás, em quantidade de matéria
K→ Constante de Henry (constante de proporcionalidade)
Pg→Pressão parcial do gás sobre a solução
A solubilidade de sólidos em líquidos não apresentam alterações significativas em relação à pressão, porém a elevação da temperatura altera a velocidade da solubilidade, favorecendo a interação molecular e em algumas soluções a temperatura funciona como catalisador da solubilidade. (8) 
A influência da temperatura na solubilização relaciona-se com o princípio de Le Chatelier, nas soluções concentradas (consideradas em desequilíbrio) a alteração da temperatura altera o equilíbrio; Com o aumento da temperatura o equilíbrio se estabeleça novamente acelerando a dissolução. (2)
Em grande parte das substâncias, a solubilidade altera-se em função da temperatura, alguns sólidos se dissolvem facilmente com o aumento da temperatura, caracterizando uma dissolução endotérmica, nesta solução o soluto dilui-se por absorver o calor fornecido pelo solvente, caracterizam-se por apresentar baixas temperaturas. Para as substâncias em que a solubilidade diminui com o aumento da temperatura trata-se de uma dissolução exotérmica o soluto libera calor para o solvente através da dissolução, estas soluções apresentam elevada temperatura. (1)
As informações do coeficiente de solubilidade em função da temperatura são expressas num gráfico, através da curva de solubilidade. As curvas classificam-se em ascendentes, descendentes ou inflexíveis. (6)
Figura 1- Modelo de curva de solubilidade com curvas ascendente, inflexiva e descendente .
Fonte: http://3.bp.blogspot.com/_UUQBey0aYFM/Sr5VQNGKgWI/AAAAAAAAAa0/OI3Mhqi1lHY/s1600-h/curvas_solubilidade.jpg (adaptado).
Nas curvas ascendentes o coeficiente de solubilidade é favorecido com o aumento da temperatura, indicam que as dissoluções ocorrem facilmente com absorção de calor, caracterizando uma dissolução endotérmica. As curvas descendentes representam substâncias em que a solubilidade diminui com o aumento de temperatura, indicam que a dissolução é exotérmica. Nas curvas com inflexões ou inflexivas as substâncias analisadas sofrem modificações em sua estrutura com a variação da temperatura; as inflexões indicam alteração no comportamento da solubilidade. (6)
No gráfico, também podem ser analisadas informações referentes à concentração de soluto: pontos sob a curva indicam saturação; pontos acima da curva representam supersaturação, e abaixo da curva estão os pontos de instauração. (6)
Os benefícios do conhecimento do comportamento das substâncias em função da temperatura são aplicados em vários setores: a indústria farmacêutica avalia o efeito de medicamentos no organismo: absorção, distribuição, metabolismo e excreção. O conhecimento do resfriamento e aquecimento auxiliam na obtenção de ligas metálicas e formação de compostos para produção de cerâmica. Auxilia no transporte e absorção de poluentes, descarte de contaminantes e processos de bioacumulação. Nos processos geológicos, a formação de depósitos salinos é explicada pela evaporação de soluções salinas. A produção industrial de sais, também relacionam-se com a solubilidade de misturas de sais e a temperatura e da concentração sobre esse equilíbrio. Possibilita a classificação de substâncias pela ausência ou presença de grupos funcionais através de testes de solubilidade. (4) (5) (10) 
2. OBJETIVO
 Construir a curva de solubilidade do Cloreto de Amônio (NH4Cl)
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 MATERIAIS
3.2 REAGENTES
3.3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4. ANÁLISE DE RESULTADOS
Neste experimento, determinamos a curva de solubilidade do cloreto de amônio (NH4)Cl em diferentes temperaturas para a construção da curva de solubilidade, após a divisão em sete grupos, cada um responsável por uma determinada temperatura para análise (50ºC, 50ºC, 60ºC, 60ºC, 70ºC, 80ºC e 80ºC).
Primeiramente pesou-se o tubo de ensaio com tampa de rosca, com o auxílio de uma balança de uso geral, obteve-se massa de 30,1g, o tubo foi colocado em um suporte e colocado na balança para fazer a tara do mesmo. 
Na sequência, pesou-se o cloreto de amônio (NH4)Cl), diretamente no tubo de ensaio sobre a balança, obteve-se massa de 5,0g, totalizando massa de 35,1g do tubo com o sal.
Após a pesagem do sal, utilizou-se de uma pipeta graduada para a obtenção de 5 mL de água deionizada. Realizando a pipetagem dos 5 mL de água, adicionou-se no tubo de ensaio contendo o sal, o tubo foi tampado para evitar a evaporação da água, fazendo a mistura da solução ainda em temperatura ambiente. Verificou-se queda de temperatura na solução (deixando o tubo gelado), característica de reações endotérmicas, neste caso a água retira calor do ambiente para quebrar a molécula de cloreto de amônio, esta reação que ocorre com troca de calores é estudada devidamente em termodinâmica. Observou-se que a solução quando misturada tornou-se esbranquiçada e o tubo começou a ficar opaco devido ao sal. 
Acendemos o bico de Bunsen e preparamos o banho Maria até a temperatura de 60ºC dentro do tubo de ensaio, abrindo rapidamente o tubo e aferindo a temperatura interna do mesmo que deveria ser 60ºC.
Colocou-se o tubo em um suporte e verificamos que a temperatura estava em 63ºC, aguardamos alguns minutos para que ocorresse um breve resfriamento da solução, atingindo a temperatura de 60ºC, em seguida com o auxílio da pipeta graduada e pêra, retiramos a água contida na solução e transferimos para um segundo tubo de ensaio, nesta pipetagem verificamos resíduos de sal contido na extremidade inferior da pipeta, ficando apenas o sal no primeiro tubo com o mínimo de água. No segundo tubo após alguns minutos verificou-se cristalização do sal na água, isso ocorreu, pois houve o resfriamento da solução voltando a temperatura ambiente.
O primeiro tubo foi colocado na estufa por 30 minutos. Após este tempo, foi retirado da estufa para realizar nova medida de massa do tubo contendo o sal. Obteve-se massa de 34,7g. Verificando a massa deste tubo, voltamos o mesmo para a estufa por mais 10 minutos, para confirmar que não houve alteração na massa do sal. Após este tempo o tubo foi retirado da estufa e sua massa foi conferida novamente, não havendo alteração da mesma. O motivo do tubo de ensaio contendo o sal ir para a estufa consiste na completa desidratação da água contida no interior do tubo para que seja verificada a massa somente do sal contido na solução, a segunda vez que o tubo é colocado na estufa é para certificar que foi evaporada toda a água da solução não havendo alteração na massa do sal que continuou 34,7g.
Analisando tal resultado, concluímos que a massa do sal não teve alteração entre as pesagens, pois não aguardamos o resfriamento do sal no tubo de ensaio, apenas retiramos da estufa e colocamos imediatamente para conferir a massa do mesmo, de maneira errônea, pois deveria aguardar alguns minutos até que o sal estivesse a temperatura ambiente e após este tempo pesá-lo.
Concluindo esta fase do experimento, foram coletados os dados dos demais grupos com as devidas temperaturas.
	
	Massa Tubo
	Massa Tubo
	Massa (NH4)Cl (g)
	Massa (NH4)Cl (g)
	Média das massas
	TºC
	Vazio (g)
	Final (g)
	Não Solubilizado
	Solubilizado
	Solubilizadas
	50
	30,09
	33,94
	3,85
	1,15
	0,925
	50
	29,60
	33,90
	4,30
	0,7
	
	60
	30,10
	34,70
	4,60
	0,4
	0,9
	60
	29,78
	33,38
	3,60
	1,4
	
	70
	29,94
	33,76
	3,82
	1,18
	1,18
	80
	29,44
	33,18
	3,74
	1,26
	1,275
	80
	29,43
	33,14
	3,71
	1,29
	
Figura 1: Curva de solubilidade do Cloreto de amônio (Eixo X – Temperatura ºC), (Eixo Y – Solubilidade (g/100g de H2O)
Após a troca de dados, foi feita a média da solubilidade média do (NH4)Cl (g). O cálculo foi realizado com base na soma do sal solubilizado dividido pela quantidade de experimentos realizados, neste caso, feitos em duplicata, a divisão foi feita por dois. A única temperatura que não foi necessário fazer a média foi de 70ºC, pois foi realizado apenas uma pesagem, tal resultado expressa a quantidade de sal solúvel em 5 mL de água.
 – Média referente a soma das temperaturas em 50ºC
 – Média referente a soma das temperaturas em 60ºC
 – Média referente a soma das temperaturas em 80ºC
Abaixo temos uma tabela que relaciona a solubilidade do cloreto de amônio em 100g de água em diferentes temperaturas, esse resultado mostra a quantidade máxima possível de soluto para dissolver em 100g de solvente, ou seja, mostra o coeficiente de solubilidade do sal em diferentes temperaturas.
	Temperatura (ºC)
	50
	60
	70
	80
	Massa de NH4CL
	18,5
	18,0
	23,6
	25,9
	(em g/100g de água)
	
	
	
	
Contas relacionadas para calcular o coeficiente de solubilidade do cloreto de amônio.
	0,925g
	X
	5 mL
	=
	18,5g
	x
	
	100 mL
	
	
	
	0,9g
	X
	5 mL
	=
	18,0g
	y
	
	100 mL
	
	
	
	1,18g
	X
	5 mL
	=
	23,6g
	z
	
	100 mL
	
	
	
	1,275g
	X
	5 mL
	=
	25,9g
	w
	
	100 mL
	
	
5. CONCLUSÃO
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1 OLIVEIRA, Alexandre. Curso Anual de Química: Físico-Química 1. Disponível em: <http://www.vestcursos.com.br/pdf/Apostila01-Fisico-Quimica-2014-Modulo01-Demonstracao.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2016.
2 AUCÉLIO, Ricardo Queiroz; TEIXEIRA, Letícia Regina de Souza. Solubilidade. Disponível em: <http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala de Leitura/conteudos/SL_solubilidade.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2016.
3 RENDELUCCI, Fábio. Solubilidade dos gases em líquidos: A lei de Henry. Santos: Uol, 2005. Disponível em: <http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/solubilidade-dos-gases-em-liquidos-a-lei-de-henry.htm>. Acesso em: 24 abr. 2016.
4. SÃO PAULO. Uepg. Escola. Curva de Solubilidade. São Paulo: Um, 2014. Disponível em: < http://www.uepg.br/pet/Material Didatico/2014/Curva de solubilidade.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2016.
5. SOUSA, Giancarlo da Silva. AULAS PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL. Santos: Dois, 2012.
6. SILVA, Paulo. NTERPRETAÇÃO DA CURVA DE SOLUBILIDADE. Disponível em: <http://quimica-dicas.blogspot.com.br/2009/09/solubilidade-de-uma-substancia-varia.html>. Acesso em: 24 abr. 2016.
7. REIS, Martha. Química. São Paulo: Ática, 2013.
8. ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5.ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 
9. MORTIMER, Eduardo Fleury & Andrea Horta Machado – Química – volume único – 2º grau – São Paulo: Editora Scipione, 2009
10. MARTINS, Cláudia Rocha; LOPES, Wilson Araújo; ANDRADE, Jailson Bittencourt de. Solubilidade das substâncias orgânicas. 8. ed. São Paulo: Química Nova, 2013. 36 v. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422013000800026>. Acesso em: 23 abr. 2016.