Determinação do Ponto de Fusão da Ureia e o Ponto de Ebulição do Etanol

Prévia do material em texto

SISTEMA FAESA DE EDUCAÇÃO 
INSTITUTO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO 
CURSO DE LICENCIATURA E BACHARELADO EM QUÍMICA 
 
 
 
 
 
QUÍMICA ORGÂNICA I EXPERIMENTAL 
 
DETERMINAÇÃO DE PONTO DE FUSÃO DA UREIA E PONTO DE EBULIÇÃO 
DO ETANOL 
 
 
 
 
 
 
ALAN REINKE PEREIRA 
YANDIARA LARISSA NEVES DE BARROS 
YGOR SOARES DE OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
VITÓRIA 
2013 
1. INTRODUÇÃO 
 
As propriedades físicas de uma substância não modificam a composição de tal e 
podem ser classificadas como extensivas, que são diretamente proporcionais à 
quantidade de matéria da substância presente na amostra como massa e volume, e 
intensivas, que independem da quantidade de matéria, como temperatura, pressão, 
cor e densidade. 
Como a maioria dos compostos orgânicos utilizados em laboratório de controle de 
qualidade é líquida ou sólida, as constantes físicas que as relacionam com fusão, 
ebulição e massa específica, ou seja, propriedades especificas, tem interesse na 
determinação da pureza e identificação, como ponto de fusão, ebulição e densidade. 
 
A. Ponto de fusão: definido como a temperatura em que o sólido coexiste com a 
fase líquida. Uma substância orgânica cristalina com alto grau de pureza tem o ponto 
de fusão definido com o intervalo em que os cristais começam a se fundir até o 
momento em que os últimos realizem o mesmo processo. Geralmente esse intervalo 
gira em torno de 1°C. 
 
B. Ponto de ebulição: seguindo a mesma linha de raciocínio do ponto de fusão, o 
ponto de ebulição é definido como a temperatura em que estado líquido e gasoso se 
coexistam. O intervalo para determinação do ponto é no máximo 3°C. 
 
 
C. Densidade: propriedade intensiva, ou seja, não depende da quantidade de 
matéria, que é dada pela relação da massa e o volume, em determinada quantidades. 
Sendo a seguinte fórmula: 
𝑑 =
𝑚(𝑔)
𝑣(𝑐𝑚3)
 
 
2. OBJETIVO 
 
2.1. O experimento que será descrito neste relatório tem como objetivo a 
definição do ponto de fusão da ureia, composto orgânico presente na urina/suor, que 
tem fórmula bruta: CH4N2O. 
2.2. Através do experimento que será descrito ao decorrer deste relatório, 
cumprimos um objetivo de definir o P.E. (ponto de ebulição) do composto orgânico 
Etanol, cuja fórmula bruta é C2H6O. 
 
3. MATERIAIS E REAGENTES 
 
3.1. PARA DETERMINAR O PONTO DE FUSÃO DA UREIA 
 
- Termômetro; 
- Anel de borracha; 
- Bico Bunsen; 
- Suporte Universal; 
- Garra; 
- Tubo de Thiele; 
- Tubo de ensaio; 
- Capilar; 
- Ureia (CH4N2O); 
- Glicerina (C3H8O3); 
- Almofariz e Pistilo; 
 
3.2. PARA DETERMINAR PONTO DE EBULIÇÃO DO ETANOL 
 
- Pequeno tubo de ensaio; 
- Termômetro; 
- Anel de borracha; 
- Bico de Bunsen; 
- Agitador magnético com chapa aquecedora; 
- Picnômetro; 
- Barra magnética; 
- Glicerina (C3H8O3); 
- Etanol (C2H6O); 
- Béquer; 
- Suporte universal; 
- Garras. 
4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
4.1. DETERMINAÇÃO DE PONTO DE FUSÃO DA UREIA 
 
A princípio, foi montado o aparato necessário para o experimento, como pode se 
observar na seguinte figura 
 
Figura 1. Aparato montado para a medição do ponto de fusão. 
 
Para a montagem do equipamento, foi inserida no tubo de Thiele a glicerina. Logo 
depois, um tubo capilar de 2cm de altura foi preparado; uma das extremidades do 
mesmo foi levada ao bico de Bunsen para que seja vedada. 
A amostra sólida (ureia) foi triturada em um almofariz com pistilo, inserida ao tubo 
capilar e fixada ao termômetro de modo que a base do bulbo se nivelasse ao tubo, 
sendo possível com o auxílio de um anel de borracha. Por sua vez, o termômetro foi 
suspenso ao bico de Bunsen, com a ajuda de garras, ao suporte universal. 
Ligado o bico, o composto orgânico CH4N2O foi observado. 
 
4.2. DETERMINAÇÃO DE PONTO DE EBULIÇÃO DO ETANOL 
 
A princípio foi preparado um tubo capilar específico para definir ponto de ebulição. 
Para isso, retirou a terça parte do mesmo para adequá-lo ao tamanho apropriado para 
o experimento. Após retirar a terça parte do capilar, introduziu-se, com a extremidade 
aberta voltada para baixo, dentro de um pequeno tubo de ensaio que continha uma 
quantidade de 0,5mL de etanol. 
Após o procedimento, o mesmo foi ajustado junto ao termômetro, nivelando a base do 
tubo ao bulbo; ambos fixados com o auxílio de um anel de borracha (borracha de 
dinheiro). 
Em um béquer, foi adicionada uma quantidade de glicerina e também uma barra 
magnética1, para que a glicerina não fique totalmente paralisada. Logo em seguida, 
foi posto em cima da chapa aquecedora. O termômetro, junto do tubo, foi erguido e 
fixado, através de garras, no suporte universal e imersos no béquer, como é verificado 
na figura abaixo: 
 
 
Figura 2. Aparato montado para a medição do ponto de ebulição. 
 
Montado a estrutura acima, a chapa é acionada e o aumento da temperatura foi 
rigorosamente acompanhado. 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
5.1. DETERMINAÇÃO DE PONTO DE FUSÃO DA UREIA 
 
Em uma taxa de 2ºC/min o bico foi aquecido e foram observadas mudanças em suas 
constantes físicas, como podemos observar na seguinte imagem: 
 
1 Barra magnética é um aparato do laboratório que é utilizado quando se solicita que um composto líquido ou, no 
mínimo, gelatinoso, permaneça em constante movimentação. 
 
Figura 3. Comportamento de amostra. 
 
Como se pode observar, no tubo número 1, a ureia ainda se encontra no estado sólido, 
mas com o aumento da temperatura, a mesma se funde aos poucos, como pode ser 
observado no tubo 2 e 3, por exemplo. Nesse mesmo tubo de número 3, percebe-se 
uma gota de líquido, sinal de que o composto já está se fundindo por completo, e que 
localizamos uma temperatura inicial da fusão que seria igual a 81ºC. 
Quando não existem mais resquícios de sólido, como observado no tubo 4 para o 5, 
tem-se outra temperatura, que constatamos 130ºC, sendo esta a temperatura final e 
denominada ponto de fusão do composto. 
De acordo com a literatura, o P.F. da ureia é 132,7ºC, mas constata-se a não 
calibração das vidrarias tubo de Thieles e termômetro. 
 
5.2. DETERMINAÇÃO DO PONTO DE EBULIÇÃO DO ETANOL 
 
Quando o tubo capilar é inserido no pequeno tubo de ensaio, que continha etanol, ele 
acaba recebendo esse líquido, isso se explica pelo fato de que a pressão atmosférica 
é maior. Sendo assim, quando a chapa foi acionada, percebeu-se o aumento gradativo 
da temperatura. Acompanhando esse aumento, foi constatado que, em torno de 79ºC, 
o composto dentro do tubo capilar começava a ser liberado em forma de bolhas, indo 
ao encontro da superfície. Esse fenômeno é dado pela condição de pressões, onde a 
pressão do vapor de etanol supera o vapor atmosférico. Este fluxo ocorre cada vez 
mais rapidamente, logo formando um colar de bolhas nessa superfície. 
Assim que esse colar é formado, a chapa é desligada. 
As bolhas continuam saindo, mas de forma lenta. Depois de instantes, foi visível a 
volta do líquido, que saiu em forma de bolhas, ao tubo capilar, ou seja, a pressão 
atmosférica já está superando a de vapor. Nesse mesmo instante, a chapa marcava 
77ºC. 
Sabendo que o ponto de ebulição é quando se tem pressões, tanto do vapor de etanol 
quanto da atmosfera, iguais, temos uma variação de 1ºC entre os pontos de formação 
de bolhas (quando a pressão o vapor é maior) e quando essas bolhas retornam ao 
tubo (quando a pressão atmosférica é maior). Analisando esses pontos, 79 e 77ºC, 
considera-se que o ponto de ebulição do composto seja 78ºC. 
De acordo com a literatura, o P.E. do etanolgira em torno de 78,5ºC, mas levando em 
conta que as vidrarias não estavam bem calibradas, foi registrado uma boa 
aproximação desse ponto. 
 
6. CONCLUSÃO 
 
A determinação do ponto de fusão se dá pelo momento em que o sólido começa a se 
fundir formando gotas líquidas até o processo em que o sólido coexista com o líquido. 
Esse ponto de fusão é detectado quando, na forma líquida do composto, já não 
existam mais resquícios do mesmo na forma sólida, denominada esse ponto de 
temperatura final. A inicial é apontada quando ocorre a geração da bolha de líquido, 
como observado na figura 1.2, tubo 3. 
 
Ao analisar o ponto de ebulição, precisamos estar cientes de que precisamos de um 
composto para aquecer o etanol e claro, que esse composto tenha ponto de ebulição 
superior o bastante para que não passe para o estado gasoso antes ou no mesmo 
momento em que o etanol sofra esse processo. No experimento foi utilizada a glicerina 
(Glicerol), que tem seu ponto de ebulição igual a 290ºC, logo ela não sofreria variação 
em seu estado no momento em que estaria sendo feita a análise do etanol. 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
BRAGA. W. M. Caderno de Laboratório de Química Orgânica I. 2013. 
 
SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 1, 9 ed. LTC, 
2009