Experimento de Miscibilidade de Solventes

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Relatório do Experimento N°5 de Química experimental I
Miscibilidade
Autores: Gustavo Silva, Vitor Batista
Introdução
O experimento apresentado tratará das relações de ligações entre as moléculas de diferentes e iguais polaridades, os métodos utilizados serão comparados com a literatura e de acordo com as relações de polaridade, sistemas heterogêneos e homogêneos e forças intermoleculares.
Conceitos
Miscibilidade e Polaridade
O conceito de miscibilidade está diretamente ligado à polaridade das moléculas, visto que para que diferentes soluções se misturem, sua relação de polaridade deve ser igual, o que justifica o termo “semelhante dissolve semelhante”.
Polaridade, definida pela literatura, consiste na propriedade de geometria molecular de uma substância e da eletronegatividade dos átomos envolvidos nas ligações. Um exemplo claro de polaridades distintas é a mistura entre água e óleo, a água possui cargas positivas e negativas acumuladas na molécula, porém, o óleo não possui estas cargas, o que configura uma substância apolar. Um termo comumente utilizado para a definição de polaridade é a relação hidrofílica, hidrofóbica e anfipática das moléculas.
Hidrofílicas: Moléculas que são moléculas de ligações polares.
Hidrofóbicas: Moléculas que possuem ligações apolares
Anfipáticas: Moléculas que possuem ligações polares e apolares, interagindo tanto com água quanto com o óleo, ou outros compostos apolares.
Forças intermoleculares
São responsáveis por manter a união entre as moléculas. Essas forças se fazem presente em todos os tipos de átomos e moléculas, mas se diferenciam de acordo com o tipo de composto. Quando duas moléculas se aproximam, havendo uma inter-relação de seus campos magnéticos, cria-se uma força de atração entre elas. Essa força de atração varia de intensidade, dependendo do tipo da molécula (polar ou apolar). Existem três principais forças intermoleculares, a Dipolo - dipolo, a Dispersão de London e a Ligação de Hidrogênio. A primeira é uma das propriedades de Van der Waals, que é basicamente a força de atração que ocorre entre duas moléculas polares, ligando-as pelos seus respectivos polos, ou seja, o polo positivo de uma molécula se liga ao polo negativo da outra molécula. Já a segunda, está diretamente ligada com a intensidade da força, uma vez que esta aumenta por acréscimo do número de elétrons e da massa molar, e diminui com o aumento da ramificação da cadeia. E por fim, a terceira é um tipo especial de atração intermolecular, uma vez que é muito intensa. Ela ocorre entre o átomo de hidrogênio e o de oxigênio (H-O), ou de Flúor (H-F) ou de nitrogênio (H-N).
Sistemas homogêneos e heterogêneos 
Considerando que um sistema é tudo o que pode ser colocado em observação, analise de sistemas homogêneos e heterogêneos é baseada na análise visual e microscópica de uma solução.
Sistemas heterogêneos 
Sistemas homogêneos são considerados sistemas onde há total miscibilidade entre as substâncias, ou seja, haverá total interação de polos, configurando uma solução de duas ou mais substâncias em uma mesma fase, apresentando um aspecto uniforme e contínuo. Também pode ser denominado como sistema monofásico, visto que em um recipiente, só poderá ser visto um único estado da matéria.
Sistemas heterogêneos 
Contrário do sistema homogêneo, o sistema heterogêneo apresenta duas ou mais fases, portanto, desuniforme e descontínuo. Substancias de diferentes polaridades quando misturadas em um recipiente, apresentarão descontinuidade no que se refere à sua organização das moléculas de cada substância, visto que as ligações diferentes tendem a rejeitar a polaridade da outra substância. Substâncias puras também podem constituir um sistema heterogêneo quando seus estados forem diferentes, como por exemplo, a água e o gelo apresentarão duas fases em um recipiente.
Materiais e Métodos:
Materiais:
Tubos de ensaio
Pipetas
Béqueres
Proveta
Pissete de Plástico
Bastão de vidro
Reagentes:
Água (H2O)
Etanol (C2H6O)
Butanol (C4H10O)
Gasolina (C8H18)
Objetivos:
(A)Verificar a miscibilidade entre solventes e (B)determinar o valor de porcentagem volume/volume de etanol numa amostra de gasolina comercial através do uso da miscibilidade.
Método:
Primeiro foi preparado seis misturas em tubos de ensaio numerados de 1 a 6. Em seguida cada um deles foi agitado e depois deixado em repouso. Após o equilíbrio das amostras, observou-se e anotou-se os resultados obtidos.
Primeiramente foi colocado 10 mL de gasolina e mais 10,00 mL de água destilada em uma proveta de 50,00 mL, onde a mistura foi agitada por cerca de 2 minutos para devida homogeneização.
Logo após, observou-se que a mistura ficou bifásica. Com isso, foi notado o resultado (volume final de água + álcool) e efetuado os cálculos.
Resultados e Discussão
Procedimento A:
5mL de água + 2mL de etanol;
Sistema Monofásico – Miscível
A molécula de água é polar, assim, ela interage com a parte polar do etanol (Hidroxila), formando pontes de hidrogênio. Como a cadeia carbônica do Etanol é curta, quando misturado à água, o etanol se comporta como uma substância polar, e por isso se dissolve completamente.
5mL de água + 2mL de butanol;
Sistema Bifásico – Imiscível
A mistura possui uma pequena taxa de solubilidade pela estrutura da molécula do butanol. Da mesma forma que o etanol, o butanol possui uma parte polar, constituída pela hidroxila, e uma parte apolar, constituída pela cadeia carbônica. Porém, como o butanol possui uma cadeia carbônica maior, formada por quatro carbonos, a parte apolar é dominante, e por isso, a solubilidade em água é muito pequena.
5mL de água + 2mL de gasolina;
Sistema Bifásico – Imiscível
A gasolina é apolar devido a sua composição de hidrocarbonetos, enquanto a água é polar. Logo, a água e a gasolina são imiscíveis.
5mL de etanol + 2mL de butanol;
Sistema Monofásico – Miscível 
A mistura é solúvel devido à polaridade das substâncias. Porém, diferentemente dos demais experimentos, ambas as partes, polares e apolares, dos dois compostos se atraem simultaneamente. A parte polar atrai a parte polar, enquanto a parte apolar atrai a parte apolar, formando uma substância homogênea.
5mL de etanol + 2mL de gasolina;
Sistema monofásico – Miscível
A parte apolar do etanol é atraída por toda a cadeia carbônica da a gasolina, que é apolar. Logo, ambos os compostos formarão uma mistura homogênea.
5mL de butanol + 2mLde gasolina;
Sistema Monofásico – Miscível
A mistura é solúvel devido ao comportamento apolar do butanol, mesmo possuindo uma pequena parte polar. Assim, misturando as duas substâncias apolares será formando uma mistura homogênea.
Procedimento B:
Dados antes do procedimento:
Volume inicial da gasolina = 10mL
Volume inicial de água = 10mL
Mistura água e gasolina(total) = 20ml
Dados após o experimento:
Volume de água + etanol = 12,40
Volume de Etanol = 12,40 – 10,00 = 2,40
% álcool = 	Volume de Etanol 	. 100%
    		   Volume inicial da gasolina
% álcool = 2,40 . 100% = 24%
    		    10
Conclusão
Procedimento A:
A partir desta experiência, foi possível concluir que algumas substâncias são solúveis entre si, enquanto outras são insolúveis. A solubilidade das substâncias depende da polaridade das substâncias envolvidas, bem como das forças intermoleculares das substâncias.
Procedimento B:
A partir da nossa análise, podemos concluir que a gasolina não está adulterada, pois a sua concentração é de 24%, e a concentração de álcool na gasolina brasileira, segundo o ANP, deve estar entre 18 % e 24%. Assim, podemos dizer que a gasolina utilizada para análise está em condições de uso.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Associação Brasileira de Normas Técnicas. Determinação da Massa Específica e do Teor Alcoólico do Álcool Etílico e suas Misturas com Água. Rio de Janeiro.ABNT, NBR – 5992. Jul. /1966.
REGER, D.; SCOTT, G.; MERCER, E. Química: princípios e aplicações. Lisboa: Fundação Calouste Gulbekian,
1997.
RUSSELL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books, 1994