Compostos iônicos e moleculares

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Universidade de Sorocaba		LABORATÓRIO DE QUÍMICA GERAL
	Alunos Integrantes do Grupo:
	Marcos Vinicius Viotto
	Yasmin Barski Moreira
	Jonas Leonardo
	
PRÁTICA 
NO 05: Propriedade dos compostos iônicos e moleculares
DATA: 10 / 02 / 2016
	INTRODUÇÃO:
	Podemos dividir os compostos em três tipos: iônicos, moleculares e metálicos. Cada composto é determinado de acordo com o tipo de ligação que existe entre os seus átomos. As ligações entre os átomos de cada substância determinam as diferentes propriedades que cada uma terá especificamente, algumas como: ponto de fusão, ponto de ebulição, condução elétrica, condução térmica, etc. As ligações intermoleculares estão diretamente relacionadas com as propriedades físicas das substâncias e através do estudo dessas ligações é possível que haja o entendimento de certas propriedades das substâncias líquidas e sólidas. 
A corrente elétrica é o fluxo ordenado de elétrons ou de cargas elétricas em movimento. Sendo assim, para que ocorra a condução de corrente elétrica em um circuito é necessário que em toda sua extensão existam cargas elétricas e que estas possam se movimentar. Um material é considerado condutor se for capaz de efetuar um transporte de carga elétrica sob a forma de uma corrente elétrica. Já um material é considerado isolante quando não for capaz de conduzir ou conduza muito pouca corrente elétrica. Algumas substâncias quando dissolvidas em água formam soluções que conduzem corrente elétrica, estas soluções são classificadas como condutores de segunda classe. 
O ponto de fusão é a temperatura na qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido. As substâncias puras fundem-se a uma temperatura constante. Já as impuras (misturas e soluções) não apresentam um único ponto de fusão definido e, sim, uma faixa de fusão, que será tanto maior quanto mais impurezas contiverem as substâncias. O ponto de ebulição ou temperatura de ebulição é a temperatura em que uma substância passa do estado líquido ao estado gasoso. Essas temperaturas podem variar muito entre os compostos devido ao tipo de ligação e as interações intermoleculares presente em cada substância, assim como a condução ou não de corrente elétrica e sua intensidade.
	OBJETIVO
	O objetivo deste experimento é observar e testar as propriedades de condução elétrica e ponto de fusão de algumas substâncias sólidas e líquidas a partir das propriedades das ligações intermoleculares de cada uma dessas substâncias.
	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	Condutividade de substâncias
Materiais e Reagentes
1 Béquer de 50 mL Açúcar (sacarose) C12H22O11(s)
1 Vidro de relógio Açúcar em solução C12H22O11(aq) 5M
1 Espátula Álcool (etanol) C2H6O
Água deionizada Solução de hidróxido de sódio NaOH(aq) 5M
Lâmina de ferro Solução de ácido clorídrico HCl 5M
Sal de cozinha NaCl(s) Condutivímetro
Sal de cozinha em solução NaCl(aq) 5M
Procedimento:
Coloca-se uma espátula cheia de sal de cozinha - NaCl(s) em um vidro de relógio e encosta-se os eletrodos no sal sem que se toquem as duas pontas e liga-se a extensão de circuito. Anota-se se houve condutividade e se houve, qual a intensidade (forte, média ou fraca). Testa-se o mesmo sal com os eletrodos no mínimo três vezes para um melhor resultado. Lava-se a espátula e o vidro de relógio e limpa-se os eletrodos. Repete-se o mesmo procedimento com o açúcar (sacarose) C12H22O11(s) . Encosta-se os eletrodos em uma lâmina de ferro, liga-se o circuito e anota-se o resultado de condução.
Coloca-se aproximadamente 15 mL de água da torneira em um béquer de 50 mL e mergulha-se os eletrodos sem encostar as pontas. Liga-se o circuito e anota-se se houve condução de corrente elétrica e a intensidade. Lava-se o béquer e limpa-se os eletrodos. Repete-se o mesmo procedimento com água deionizada, solução de NaCl(aq), sacarose em solução (C12H22O11)(aq), álcool (C2H6O), solução de soda cáustica (NaOH)(aq) e solução de ácido clorídrico (HCl). Descarta-se as substâncias em local apropriado.
Ponto de fusão de sólidos
Materiais e Reagentes
1 Bico de Bunsen
1 Tripé
1 Tela de amianto
1 espátula
Pedaço de papel alumínio
Cloreto de sódio sólido (NaCl)
Sacarose sólida (C12H22O11)
Naftalina sólida (C10H6)
Procedimento:
Utiliza-se o tripé para colocar a tela de amianto e forra-se a tela com o um pedaço de papel alumínio. Coloca-se com a espátula uma pequena quantidade dos três sólidos (NaCl, C12H22O11 e C10H6) com espaço entre eles sobre a tela de amianto. Acende-se o Bico de Bunsen e deixa-se a chama com a cor amarelada. Após montagem, coloca-se o tripé sobre o Bico de Bunsen. Observa-se o comportamento de cada sólido e anota-se a ordem em que eles se fundem. Descarte-se as substâncias em local apropriado.
	RESULTADOS E DISCUSSÃO
	Na primeira parte do experimento testamos a condutividade elétrica dos materiais sólidos e líquidos. O único material sólido que conduziu eletricidade foi a lâmina de ferro, isso é justificado, pois a lâmina de ferro é composta somente por átomos de Fe que formam uma estrutura cristalina onde os átomos neutros e cátions de Fe estão cercados por um “mar” de elétrons livres. Esses elétrons livres possuem uma certam mobilidade, por isso os metais possuem boa condutividade elétrica e térmica (causada pela energia cinética). 
Os sólidos como, o Cloreto de Sódio e a Sacarose não conduziram corrente elétrica, pois os compostos iônicos como o NaCl, embora sejam formados por ligações iônicas, possuem elétrons que estão “presos” em uma estrutura que forma retículos cristalinos, característicos dos sais que na fase sólida não possuem liberdade o suficiente para essa condução. Já a Sacarose (C12H22O11) é um composto molecular que possuí ligações de hidrogênio formando cristais que se originam com um determinado número de átomos, criando moléculas que não deixam seus elétrons livres.
Os materiais líquidos testados mostraram uma variedade entre os que conduziram e os que não conduziram eletricidade. A água da torneira e a deionizada não conduziram corrente elétrica, assim como a Sacarose em solução e o Álcool (etanol). Isso já era esperado, pois se tratam de compostos moleculares que mesmo em forma líquida ou em solução não possuem elétrons livres para essa condução, por possuírem um arranjo cristalino ligados por ligação de hidrogênio, dipolo permanente ou dipolo induzido, ou seja, não possuindo íons.
Os líquidos que conduziram eletricidade foram a solução de NaCl, a solução de Soda Cáustica (NaOH) e a solução de Ácido Clorídrico (HCl). No caso da solução de NaCl o que ocorreu foi a dissociação iônica quando dissolvido em água, quebrando o composto em íons de Na+ e Cl-. Esses íons livres ganham alta mobilidade na solução permitindo a condução de corrente elétrica. Esse processo ocorre com todos compostos iônicos, incluindo as bases, como o NaOH em solução. Desse modo, com os íons de Na+ e OH- livres obtiveram uma condutividade média, enquanto o NaCl (aq) obteve forte condutividade. 
A solução de HCl mesmo sendo um composto molecular, também conduziu eletricidade. Isso é explicado, pois diferente dos compostos iônicos anteriores, com a solubilização em água não ocorreu a dissociação por não possuir íons, mas ocorreu a ionização, onde as moléculas de HCl foram quebradas originando íons de H+ e Cl- livres para conduzir corrente elétrica, que nesse caso foi tão forte quanto a de NaCl e do Fe. 
Abaixo a Tabela 1 mostra os resultados acima explicados da condutividade testada em laboratório das substâncias sólidas de líquidas.
Tabela 1 - Condutividade das substâncias sólidas e líquidas
	SUBSTÂNCIA
	CONDUTIVIDADE
	Água da torneira
	Sem condutividade
	Água deionizada
	Sem condutividade
	Lâmina de ferro
	Condutividade Forte (+++)
	Sal de cozinha NaCl (s)
	Sem condutividade
	Sal de cozinha em solução NaCl (aq) 5M
	Condutividade Forte (+++)
	Açúcar (Sacarose) C12H22O11
	Sem condutividade
	Açúcar em solução C12H22O11 (aq) 5M
	Sem condutividade
Álcool (etanol) C2H6O
	Sem condutividade
	Solução de Soda Cáustica NaOH (aq) 5M
	Condutividade Média (++)
	Solução de Ácido Clorídrico HCl (aq) 5M
	Condutividade Forte (+++)
Na segunda parte da experiência testamos o ponto de fusão de três amostras: Naftalina (C10H8), Sacarose (C12H22O11 (s)) e Cloreto de Sódio (NaCl (s)). Colocamos uma pequena quantidade das três sobre uma tela de amianto forrada com papel alumínio e um tripé utilizando a chama amarela do Bico de Bunsen. Ao observamos a reação de cada substância, notamos que a primeira a atingir o ponto de fusão foi a Naftalina. Isso ocorreu, pois a Naftalina é um composto molecular que contém átomos ligados pela força intermolecular chamada dipolo induzido. Esta é a força intermolecular mais fraca dentre as três: Ligação de Hidrogênio, Dipolo permanente e Dipolo induzido, seguindo uma ordem decrescente de força. Essa ligação da Naftalina necessita de uma energia consideravelmente baixa para que haja a quebra dessas ligações e mude de estado, por isso o ponto de fusão é mais baixo (80º C). A Naftalina passou rapidamente para o estado gasoso, quase que em sublimação.
A segunda a atingir o ponto de fusão foi a Sacarose, isso devido a suas ligações de hidrogênio que permitem maior resistência para mudança de estado físico, exigindo maior energia para a quebra das ligações. Dentre as forças intermoleculares é a mais forte, tendo semelhança com a molécula de água que também possui pontes de hidrogênio, porém a Sacarose possui uma massa molecular maior, portanto maior energia cinética, exigindo mais energia que a água para a quebra das ligações. O ponto de fusão da Sacarose é de 186º C, maior que da água (100º C) e da Naftalina (80º C).
A última substância foi o NaCl, mesmo que não tenhamos observado seu ponto de fusão empiricamente, pudemos afirmar que das três substâncias é o que tem o maior ponto de fusão. Isso já era esperado já que o sal de cozinha é um composto iônico e contêm uma força de atração eletrostática entre seus átomos denominada ligação iônica. Essa ligação é extremamente forte, a mais forte das ligações, pois formam retículos cristalinos que necessitam de uma grande quantidade de energia para que a quebra das ligações e a mudança do estado sólido para o líquido sejam possíveis. Essa característica permite aos compostos iônicos terem um elevado ponto de fusão e ebulição, neste caso o ponto de fusão do NaCl é de 801º C.
Abaixo a Tabela 2, mostrando os dados dos resultados encontrados a partir dos experimentos citados acima.
Tabela 2 – Ponto de fusão e tipo de ligação das substâncias
	Substância
	Ponto de fusão (º C)
	Ligação intermolecular
	Naftalina (C10H8)
	80
	Dipolo induzido
	Sacarose (C12H22O11)
	186
	Ligação de hidrogênio
	Sal de cozinha (NaCl)
	801
	Ligação iônica
Após a análise dos resultados feitos nas duas partes da experiência, pudemos concluir que as propriedades de condução elétrica, pontos de fusão e ebulição estão diretamente ligados às interações intermoleculares das substâncias. Essas interações nos permitem explicar porque algumas substâncias conduzem eletricidade e outras não, ou conduzem mais do que outras. Nos permitem explicar também o que ocorre em uma dissolução que pode resultar ou não em uma substância que seja boa condutora elétrica. A partir do estudo das formas e arranjos de cada uma dessas substâncias, é possível determinar se seu ponto de fusão é maior ou não em comparação a outros compostos e o porquê. Nesse sentido, pudemos analisar o que há de mais característico em cada composto e entendemos os efeitos dos fenômenos que estamos as vezes familiarizados a ver no cotidiano, porém sem total compreensão, que foi apenas possível através de experimentos concretos.
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CONSTANTINO, Mauricio G.; SILVA, Gil V. J.; DONATE, Paulo M. - Fundamentos de Química Experimental. São Paulo: Ed. USP, 2004.
RUSSELL, John B. - Química Geral, Vol. 1, 2ª edição, Ed. Makron Books, São Paulo, 1994.
	ESTUDO DIRIGIDO 
1) Condutividade de substâncias
a) Quais substâncias conduzem eletricidade? Quais não conduzem? Como você explica esses fenômenos?
R: As que conduziram eletricidade foram: a lâmina de ferro, Solução de NaCl, Solução de NaOH e solução de HCl. Já as que não conduziram foram: água da torneira, deionizada, NaCl (s), Sacarose (s), solução de Sacarose e Álcool. Os compostos metálicos possuem boa condutividade já que possuem elétrons livres assim como os compostos iônicos que foram dissociados em água criando mobilidade aos íons e aos moleculares que sofreram ionização permitindo a condução através de íons livres na solução. Os que não conduziram foram os compostos moleculares sólidos e em solução por não conterem íons e o NaCl sólido por não permitir o movimento dos elétrons presos em seu arranjo cristalino. 
b) Por que algumas substâncias conduzem mais eletricidade do que outras?
R: Porque há uma maior mobilidade para os elétrons, gerando uma maior condução de eletricidade, como por exemplo as ligas metálicas, sais solvatados e compostos moleculares ionizados. Isso depende das forças de interações intermoleculares de cada substância.
2) Ponto de fusão de sólidos
a) Todas as amostras sofreram fusão?
R: Não, somente a Naftalina e a Sacarose. O NaCl sofreria fusão a uma temperatura superior.
b) De acordo com o observado, quais dos materiais possui as mais fortes interações entre partículas? Justifique.
R: Os compostos iônicos, como o NaCl. Isso porque são formados por retículos cristalinos que exigem muita energia para a quebra das ligações e mudança de estado. Dos compostos moleculares é a ligação de hidrogênio, como na Sacarose que tem alto ponto de fusão em comparação as outras substâncias moleculares.
c) Quais dos materiais possui a mais fraca das interações entre as partículas? Justifique.
R: O que possui a mais fraca força intermolecular é a Naftalina, pois a interação existente é a de dipolo induzido. Isso faz com que a quantidade de energia necessária para a quebra das ligações seja muito baixa, ou seja, os pontos de fusão e ebulição são também mais baixos que os das outras substâncias.