Relatório 9 Miscibilidade e solubilidade

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Universidade Estadual De Ponta Grossa
Setor de Ciências Exatas e Naturais
Departamento de Química
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MISCIBILIDADE E SOLUBILIDADE
Ponta Grossa
2015
Guilherme De San Martin Munhoz R.A 15160621
Luanna Di Mario Rocha R.A 15006821
Mayra Alves Donato: R.A 15148521
Monica Almeida Marques: R.A 15288721
Murilo Ruan Pereira: R.A 15007121
	
MISCIBILIDADE E SOLUBILIDADE
Relatório apresentado ao professor Éder Souza para a obtenção de nota parcial na disciplina de química, no curso de Engenharia civil.
Ponta Grossa
2015
INTRODUÇÃO
	A solubilidade consiste na capacidade de uma substância (soluto) dissolver-se completamente em outra (solvente), a qual se encontra em um estado físico diferente do seu. Como as moléculas se dissolvem no solvente ocorre uma mudança física no composto. Vários fatores afetam o grau de solubilidade como a temperatura, a pressão e as propriedades químicas do solvente e do soluto. 1
	A miscibilidade é a capacidade de uma substância dissolver-se me outra no mesmo estado físico. As propriedades físicas e químicas de cada substância permanecem as mesmas, pois não ocorre nenhuma transformação química ou física entre elas. Embora não ocorra nenhuma mudança, as substâncias formam uma mistura homogênea. 1
	Tanto a solubilidade quanto a miscibilidade dependem diretamente da polaridade das substâncias em questão. A polaridade de uma molécula depende da eletronegatividade dos átomos envolvidos e da geometria molecular. 2
	A eletronegatividade é a propensão de um átomo atrair para si um par de elétrons compartilhados com outro átomo em uma ligação covalente, e os valores podem ser observados na Figura 1. 3
Figura 1 – Escala de Eletronegatividade. (FELTRE, Ricardo, 1928. Química Geral vol 1; pág 164; 6ª edição – São Paulo: Moderna, 2004.)
	Para estabelecer se uma molécula é polar ou apolar, calcula-se à diferença de eletronegatividade entre os elementos em questão e depois se analisa a geometria molecular e os pares de elétrons livres. Se a diferença de eletronegatividade entre os elementos em questão for entre 0,0 e 0,4 a ligação será covalente apolar; se for entre 0,4 e 1,7 a ligação será covalente polar; e se for maior que 1,7 a ligação será iônica. 2 
	Para determinar através da geometria molecular se uma molécula é polar ou apolar, é preciso calcula o momento dipolar, que consiste no produto do módulo de carga elétrica parcial pela distância entre os dois extremos de um dipolo, sendo ele melhor representado pelo vetor momento dipolar, no qual a direção do vetor é a reta que une os núcleos dos átomos, o sentido é do menos eletronegativo para o mais e o módulo do vetor é igual ao valor numérico do momento dipolar. 3
	Baseando-se no vetor momento dipolar de cada elemento presente nas moléculas, calcula-se a resultante dos vetores que a compõe e estabelece-se se a molécula é polar (caso a resultante seja diferente de zero) ou apolar (resultante igual à zero). 3
	Uma vez estabelecida à polaridade da substância é possível saber se ela será ou não solúvel em outra, pois de acordo com Feltre “substância polar tende a se dissolver em outra substância polar e substância apolar tende a se dissolver em outra substância apolar. Ou, de uma forma mais resumida, ‘semelhante dissolve semelhante’.” Como, por exemplo, a água e o álcool etílico são substâncias polares, sendo assim são miscíveis, independente da proporção, bem como querosene e gasolina, ambas as substâncias apolares. Contudo, a querosene (apolar) e a água (polar) são imiscíveis. 3
	Quando se trata de dissolver um sólido em um líquido, existe um limite para que a dissolução ocorra completamente. Se houver uma quantidade de soluto superior ao coeficiente de solubilidade, a solução será saturada, com corpo de fundo. Se a quantidade de soluto for inferior ao coeficiente de solubilidade, a solução será insaturada. Se o solvente e o soluto estiverem em uma temperatura em que o coeficiente de solubilidade é maior e ao serem aquecidos ou resfriados esse coeficiente diminuir, a solução será supersaturada. 4
 
 OBJETIVOS
Aprender os conceitos de miscibilidade, imiscibilidade de compostos, soluções saturadas, insaturadas e super-saturadas;
Verificar a solubilidade dos compostos em diferentes solventes e soluções;
Aprender os conceitos e regras básicas da solubilização de compostos e sua recristalização e purificação de substâncias.
	
MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS
Tubos de ensaio
Pipetas de 5 mL
Rolha para tubos
Béqueres
Vidro de relógio
Espátula
Papel de filtro
Bacia com gelo
Estufa
Balança
Dessecador
Bastão de vidro
Etanol
1-Butanol
Querosene
Ácido acetilsalicílico
Solução de iodo
Funil
Água destilada 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Miscibilidade de líquidos
Enumerou-se os tubos de ensaio de 1 a 6;
Colocaram-se os reagentes distribuídos da seguinte forma nos tubos, observando seus resultados:
5 mL de água + 2mL de etanol
5 mL de água + 2mL de 1-butanol
5 mL de água + 2mL de querosene
5 mL de etanol + 2 mL butanol
5 mL de etanol + 2 mL de querosene
5 mL de butanol + 2 mL de querosene
Extração
Em outro tubo de ensaio colocou-se 3 mL de uma solução aquosa de iodo e 1 mL de querosene, observou-se duas fases;
Após a observação, utilizou uma rolha para evitar a saída do líquido durante a agitação da solução dentro do tubo, e observou-se a transformação.
Precipitação
Pesou-se 1,024g de ácido acetilsalicílico e dissolveu-o em 5 mL de etanol dentro de um tubo de ensaio;
Despejou-se a solução em um béquer com 20 mL de água destilada;
O béquer foi levado a um banho de gelo por aproximadamente 5 minutos.
Recristalização
Utilizando de jatos de água fez com que o filtro de papel dobrado adequadamente aderisse ao funil;
Filtrou-se a mistura contida no béquer retirado do banho de gelo, com a ajuda do bastão de vidro;
Após a filtração, transferiu-se o ácido acetilsalicílico retido no filtro para um vidro de relógio previamente pesado;
Colocou-se o vidro de relógio na estufa a 100ºC por 30 minutos;
Após retirar da estufa utilizou-se o dessecador durante 20 minutos, para o seu resfriamento;
Calculou-se o seu rendimento. 
QUESTÕES E DISCUSSÕES
Foram observados os seguintes resultados:
Miscibilidade de líquidos 
	Nº
	Solução
	Miscível
	Parcialmente miscível
	Imiscível
	Líquido mais denso
	1
	5 mL de água + 2mL de etanol
	
	
	
	água 
	2
	5 mL de água + 2mL de 1-butanol
	
	
	
	água
	3
	5 mL de água + 2mL de querosene
	
	
	
	água
	4
	5 mL de etanol + 2 mL butanol
	
	
	
	butanol
	5
	5 mL de etanol + 2 mL de querosene
	
	
	
	etanol
	6
	5 mL de butanol + 2 mL de querosene
	
	
	
	butanol
	
	A primeira mistura é miscível devido à polaridade dos reagentes. A água é uma substância polar e o etanol é bipolar. A cadeia carbônica consiste na parte apolar, enquanto a hidroxila constitui a parte polar da molécula. E como a cadeia carbônica nesse caso é curta, quando misturado à água, o etanol se comporta como uma substância polar. 
	A segunda mistura é parcialmente miscível, pois os seus reagentes, como na mistura anterior, são polar e bipolar, porém nessa mistura a cadeia carbônica do reagente bipolar é grande, fazendo com que a parte apolar seja superior a polar, sendo assim o 1-butanol é muito pouco solúvel em água.
	A terceira mistura é insolúvel, pois a querosene é uma mistura de hidrocarbonetos de cadeias longas, ou seja, é apolar. Portanto não nenhuma interação entre a água e a querosene. 
	A miscibilidade da quarta mistura, ocorre, pois ambos os reagentes possuem partes polares e apolares, assim a parte polar atrai a parte polar, enquanto a parte apolar atrai a parte apolar, fazendo com que a mistura seja inteiramente miscibilizada.
	A quinta mistura é imiscível, devido as suaspolaridades e ao tamanho e suas cadeias, pois o etanol possui uma cadeia com dois carbonos e uma hidroxila em um dos carbonos. Isso confere ao etanol certo índice de polaridade, suficiente para permitir a miscibilidade com a água e a imiscibilidade com o querosene, que é composto por uma mistura de hidrocarbonetos contendo de 9 a 16 carbonos.
	A sexta mistura é miscível, pois o 1-butanol é na sua maior parte apolar juntando-se assim com o querosene que é completamente apolar.
Extração
	Antes da agitação da mistura, foram observadas duas fases distintas:
Solução de Iodo (amarela) e a Querosene (incolor).
	Isso ocorre, pois a água é imiscível com o querosene. Observando que a solução de Iodo fica abaixo do Querosene, por ser uma mistura mais densa.
	Após a agitação continuou-se a observar duas fases, porém de misturas diferentes das observadas anteriormente: 
	Água (incolor) e a mistura de Iodo com o Querosene (rosa).
	Essa transformação ocorre porque há uma maior afinidade do Iodo com o Querosene do que com a Água, ocorrendo assim uma reação de simples troca entre os compostos.
Precipitação
	Ao dissolver 1,024 g de ácido acetilsalicílico em 5 mL de etanol e posteriormente á 20 mL de água destilada e submetendo a mesma solução a baixa temperatura, no banho de gelo, foi verificado o fenômeno de cristalização na solução.
Recristalização
	Após a cristalização foi possível realizar a separação do ácido acetilsalicílico da solução por meio de filtração simples. Para que fosse possível comparar corretamente o peso inicial do ácido com o obtido no final do experimento, foi utilizada a estufa para secar e o dessecador para resfriar o ácido. Obtendo-se como peso final do ácido acetilsalicílico 0,690 g.
Com os seguintes resultados concluiu-se que 0,334 g foram dissolvidos e/ou perdidos. E também que o seu rendimento da cristalização, que foi de 67,38 %.
1. Defina os termos abaixo:
a)   Solvente- Solventes são substâncias que possuem a capacidade de dissolver em seu meio outros compostos ou solutos, dependendo do estado físico em que se encontram.
b)  Saturação- é o limite de dissolução de um solvente, de modo que geralmente há formação de um precipitado, pois o coeficiente de solubilidade do soluto seria maior do que o do solvente. O ponto de saturação, considerado o ponto de máxima concentração, depende das características físico-químicas das substâncias (temperatura, pressão e a natureza constituinte dos compostos).
c)   Supersaturado- A supersaturação é quando a substância possui dissolvido mais soluto do que o solvente pode dissolver, ou seja, por meio da agitação por exemplo faz-se dissolver uma quantidade maior de soluto (com coeficiente de solubilidade maior que o do solvente), no solvente aumentando a concentração da substância.
d)  Solução- é qualquer mistura homogênea apresentando uma fase, tendo em vista a polaridade das substâncias que a compõe.
e) Constante Dielétrica- A constante dielétrica (ε) é a propriedade responsável por descrever a capacidade do material de isolar a corrente elétrica em metais (comportamento dielétrico) e, por isso, há a possibilidade de entender o aumento do potencial de um capacitor (condensador) e também o índice de refração de materiais transparentes.5
f)   Eletronegatividade- é a capacidade que certo átomo possui de atrair elétrons compartilhados em uma ligação química.
g)  Miscível- é uma substância formada por dois ou mais componentes que se misturam, ao passo que se forma apenas uma fase e é homogênea.
h)  Extração- é o método de separação de misturas, caracterizada por retirar ou extrair alguma substância. Na química possui dois tipos:
Sólido-líquido- é a extração que para ocorrer o sólido é separado através da adição de um líquido, sendo o sólido quebrado em partículas menores que aumentam sua superfície de contato para facilitar o processo. Obtém-se como produto final a mistura dos dois compostos, sendo que, o que não foi totalmente dissolvido do sólido fica retido, formando um precipitado no filtro.
Líquido-líquido- é a extração feita através da diferença de solubilidade entre dois líquidos, por meio da agitação ou centrifugação, sendo a mistura dos líquidos imiscível.
i)     Precipitação- é a formação de um sólido no fundo do recipiente de mistura, devido a diferenças do coeficiente de solubilidade entre solvente e soluto, formando uma solução saturada com corpo de fundo.
j) Imiscível- é uma mistura formada por dois ou mais componentes que não se misturam, ao passo que se forma mais de uma fase e é heterogênea.
k)  Molécula Polar- Moléculas polares de relacionam por meio de dipolo-dipolo (força intermolecular) ou ligações de hidrogênio. A polaridade molecular depende da diferença de eletronegatividade entre os átomos, assim como a geometria molecular. 
l) Soluto – São substâncias que possuem a capacidade de se dissolver totalmente em outras (solventes), e geralmente são sólidas, tendo em vista que o soluto forma uma mistura homogênea com seu solvente, levando em conta também a polaridade entre os componentes.
m)  Molécula Não Polar – Para uma molécula ser não polar, a diferença de eletronegatividade entre os seus átomos tem que ser igual à zero. Moléculas apolares geralmente possuem átomos iguais.
2.	O que é recristalização? Qual sua finalidade? Em que se fundamenta?
	A recristalização é um método de purificação de compostos orgânicos que são sólidos em temperatura ambiente, o crescimento devagar dos cristais, camada por camada, produz um produto puro, assim as impurezas ficam na solução. A finalidade da recristalização é purificar a substância, por meio da obtenção de novos cristais. A recristalização se fundamenta na dissolução de um sólido em um solvente, visto que após a dissolução a substância é aquecida e depois lentamente resfriada até a obtenção de cristais.6
3.	Com relação ao procedimento de extração responda:
a)	Qual a cor da solução de iodo em água?
A coloração da solução de Iodo em água é amarelada com certa transparência.
b)	O que você observou depois de agitar a solução de Iodo em água com querosene?
Após a solução ser agitada, ocorreu a formação de uma substância esbranquiçada na parte inferior e a formação de uma substância roxa na parte superior, sendo que a solução apresentou duas fases.
c)	O Iodo é mais solúvel e água ou querosene? Como você chegou a esta conclusão?
O Iodo é mais solúvel em querosene. O Iodo é mais solúvel em querosene devido a estrutura molecular dos dois compostos, pois a molécula de Iodo é formada por dois átomos iguais sendo apolar, e o querosene é uma mistura de hidrocarbonetos, que são substâncias apolares.
d)	Explique a resposta da letra c em termos das polaridades relativas do Iodo, querosene e água?
O iodo e o querosene possuem a mesma polaridade, sendo os dois apolares, e a água é um composto polar, já que as substâncias de igual polaridade se dissolvem, o iodo se dissolve melhor em querosene do que em água.
4.	Coloque em ordem crescente de polaridade os líquidos utilizados na prática.
Água > Etanol > 1-Butanol > Querosene
5.	Sublinhe os compostos que você acredita que sejam solúveis em água. Justifique sua resposta.
a)	KNO3    	b) Cl2    	c) propanol    	d) etano
O KNO3 é a única substância solúvel em água, pois é polar por ser um composto iônico e possuir sua molécula formada por átomos diferentes, e como a água também é polar o composto se mistura com ela.
O Cl2 é insolúvel em água, pois é apolar por possuir dois átomos iguais, e a H2O é polar não se misturando com a molécula.
O propanol é solúvel em água, pois é um hidrocarboneto com função álcool, e hidrocarbonetos com função álcool (OH) são polares, de modo que a H2O é polar e se mistura com ele.
O etano, não de dissolve em água por ser apolar, já que é um hidrocarboneto, e como o solvente universal é polar não há dissolução do etano nele.
CONCLUSÃO 
	Com a realização deste experimento podemos comprovar na prática a solubilidade (capacidadede dissolução em substâncias de diferentes estados físicos) e a miscibilidade (capacidade de dissolução de substâncias do mesmo estado físico). Na teoria podemos ver como esses fenômenos dependem diretamente da polaridade das substâncias, que por sua vez depende da eletronegatividade dos átomos envolvidos e da geometria molecular.
REFERÊNCIAS
1 Education College. Quais são as diferenças entre a solubilidade e miscibilidade. Disponível em: <http://pt.educationcollege.info/college-higher-education/college/1009021370.html>. Acesso em: 21 out. 2015
2 O Blog do Mestre. Miscibilidade e Solubilidade. Disponível em: < http://www.oblogdomestre.com.br/2012/04/miscibilidade.html>. Acesso em: 21 out. 2015.
3 FELTRE, Ricardo, 1928. Química Geral vol 1; pág 164-168; 6ª edição – São Paulo: Moderna, 2004.
4 PETRIN, Natália. Solubilidade. Disponível em: <http://www.estudopratico.com.br/solubilidade/>. Acesso em: 21 out. 2015.
5 Anjos, Talita Alves dos. Dielétricos. Disponível em: <http://www.mundoeducacao.com/fisica/dieletricos.htm>. Acesso em: 21 de out 2015.
6 PUC-RS. Recristalização. Disponível em:<http://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/praticas/acetanilida/recristalizacao.htm>. Acesso em: 21 de out 2015.