Solubilidade e miscibilidade

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Objetivos 
Estudar a polaridade de diferentes substâncias a partir da solubilidade e da miscibilidade das mesmas.
Introdução
Segundo Ucko (1992), solubilidade de um soluto é a massa do soluto que pode ser dissolvida numa certa quantidade de solvente numa dada temperatura. O soluto é a substância dissolvida, o solvente é a substancia que dissolve. Ao se dissolver um soluto num determinado solvente forma-se uma solução. A água (H2O) é considerada um solvente universal e as soluções que contêm água como solvente são chamadas de soluções aquosas. O fato da água ser considerada um solvente universal, entre outras razões, está relacionado a estrutura polar da sua molécula. Geralmente, um soluto se dissolve num solvente que tem estrutura semelhante a ele. Por exemplo, solventes polares como à água tendem a atrair e dissolver solutos polares ou iônicos, e solventes apolares tendem a dissolver solutos apolares. 
A polaridade de uma molécula se deve pela diferença de eletronegatividade entre seus elementos e também pela forma como ela está organizada. Continuando com o exemplo da água, a imagem abaixo mostra a relação da organização da molécula e da diferença de eletronegatividade:
Na imagem é possivel perceber que a soma dos vetores que têm origem no hidrogênio (H) resultarão no vetor que está no oxigênio (O). Nesse caso há uma desigualdade no emparelhamento dos elétrons, onde no lado do oxigênio aparecerá uma carga negativa e no dos hidrogênios uma carga positiva, criando assim uma polaridade. Se a molécula fosse apolar, o emparelhamento dos eletrons seria igual, gerando sim um lado positivo e um lado negativo, mas que iriam se neutralizar justamente pela sua organização moleular.
É de saber de todos que o positivo atrai o negativo e vice versa. A questão da polaridade é fundamental para podermos entender como acontece a solução de substâncias em solventes. Os diferentes tipo de polaridades geram diferentes interações intermoleculares. Se as moléculas forem polares, o ladonegativo de uma delas irá atrair o lado positivo de outra molécula polar, criando uma interação intermolecular dipolo-dipolo que tem uma “força” intermediária comparada as outras.
Em moléculas apolares a situação é mais complexa. Sabe-se que os eletrons constituem uma nuvem eletrônica no entorno de uma molécula e permanece em constante movimento. Esse movimento de eletrons pode tornar uma molécula polar por um breve instante, mas é suficiente para deformar a nuvem eletrônica de outra molécula e induzi-la, criando pólos (positivo e negativo), gerando uma força intermolecular dipolo-induzido, que é a mais fracas da interações. Segue abaixo uma imagem representando o processo:
Há também a interação dipolo-dipolo induzido que é quando uma molécula polar deforma a nuvem eletrônica da molécula apolar, induzindo-a a criar pólos.
Também há outros tipos de interações, mas dos que tratam principalmente da polariade são principalmente esses. Por esses motivos que ao misturar um soluto apolar em um solvente polar a dificuldade de solubilização será muito maior do que se fossem duas substânias de mesmo tipo de polaridade.
Além da solubilidade, há também a questão da miscibilidade de solventes, que nada mais é do que líquidos que se misturam completamente entre si para formar uma solução em qualquer proporção, esses são chamados de miscíveis. Eles geralmente apresentam estruturas moleculares semelhantes. Já os líquidos imiscíveis, por apresentarem estruturas diferentes não se misturam, dispondo-se em camadas de acordo com sua densidade. A miscibilidade é a propriedade de duas ou mais substâncias líquidas misturarem-se com maior ou menor facilidade; formando uma mistura monofásica (mistura homogênea) ou multifásica (mistura heterogênea).
O presente relatório descreve a realização de um experimento acerca dos assuntos acima citados, a solubilidade, onde foi testada a solubilidade em água de alguns compostos em seus diferentes estados físicos e também a questão da miscibilidade de alguns solventes.
Materiais e reagentes 
Tubos de ensaio
Estante (suporte) para tubos de ensaio
 Pipetas Pasteur
 Bécheres de 50 mL
 Espátulas
 Água destilada
 Iodo (I2)
 Cloreto de Sódio (NaCl)
 Álcool etílico a 96%(C2H6O)
 Acetona (C3H6O)
 Óleo mineral 
 Sacarose (C12H22O11)
4) Procedimento experimental
1- Solubilidade
Experimento 1: Variação da solubilidade de diferentes solutos em difrentes solventes
a) Enumeraram-se dois tubos de ensaio. Colocou-se uma ponta de espátula de cloreto de sódio (NaCl) em cada um e adicionou-se 2 mL de água destilada e etanol (C2H6O) respectivamente. Agitou-se, observou-se a solubilidade e anotou-se o resultado na Tabela 1.
b) Repetiu-se o procedimento descrito no item a utilizando-se sacarose (C12H22O11) no lugar do cloreto de sódio.
c) Repetiu-se o procedimento descrito nos itens anteriores, porém desta vez utilizando iodo (I2) 
Tabela 1. Solubilidade de diferentes solutos em diferentes solventes
	Soluto/Solvente
	NaCl
	Sacarose
	Iodo
	Água
	Dissolveu
	Dissolveu
	Houve mudança de cor, bem lentamente
	Álcool etílico
	Não dissolveu
	Não dissolveu
	Houve mudança de cor, com rapidez
2 – Miscibilidade
Preparou se 6 tubos de ensaio com as misturas abaixo. Agitou se e depois deixou em repouso. Anotou se as observações.
5 mL de água + 2 mL de etanol
5 mL de água + 2 mL de acetona
5 mL de água + 2 mL de óleo mineral
5 mL de etanol + 2 mL de acetona
5 mL de etanol + 2 mL de óleo mineral
5 mL de acetona + 2 mL de óleo mineral
Resultados e Discussão
1 – Solubilidade
Experimento 1: Variação da solubilidade de diferentes solutos em diferentes solventes
Ao ser adicionado os 2 ml de água (solvente) com o auxilio da pipeta Pasteur, no primeiro béquer, contendo cloreto de sódio(soluto), pode-se notar que o NaCl imediatamente se dissolveu após ser levemente agitado.
Ao ser adicionado os 2 ml de álcool etílico (solvente) com o auxilio da pipeta Pasteur, no segundo béquer, contendo cloreto de sódio (soluto), pode-se notar que o NaCl, mesmo após o béquer ser bastante agitado, não se dissolveu.
Este acontecimento explica-se pelo fato da água ser muito polar. Os pólos da água deslocam o cátion (Na+) e os ânions (Cl-), dessa forma dissolvendo o sal. E como o álcool não possui essa polaridade acentuada, reduz a dissociação.
No segundo experimento, foi adicionado 2 ml de água(solvente) em um béquer contendo sacarose(soluto), onde a mesma se dissolveu imediatamente. E quando o álcool etílico (solvente) foi adicionado em um segundo béquer também contendo sacarose, esta não demonstrou dissociação. 
Isto explica-se pelo fato da água, por ser muito polar, dispersar fortemente os compostos da sacarose, e o álcool não dissolve por ser um composto apolar.
 No terceiro experimento, foi adicionado 2 ml de água(solvente) em um béquer contendo iodo(soluto) e 2 ml de álcool (solvente) em um outro béquer também contendo iodo. Após se agitar o primeiro béquer, contendo água, pode-se notar que este apresentava uma reação mais lenta, ou seja, o líquido foi alterando a sua cor bem de vagar, a solução apresentou uma cor marrom bem fraca. Enquanto que no béquer que continha álcool, após ser agitado, esse apresentou reação mais rápida, ou seja, o líquido alterou a cor mais rapidamente, apresentou uma cor marrom bem forte.
Isto ocorre porque ao se misturarem o etanol e o iodo se solubilizam, pois há uma deformação na nuvem eletrônica da molécula de iodo, na qual é criado um pólo positivo que é atraído pelo pólo negativo da molécula de etanol. A força intermolecular dessa mistura é do tipo dipolo-dipolo induzido ou forças de london.
Enquanto que com a água, ao se misturar com o iodo não ocorre solubilização, pois as forças de ligação da molécula de água são ligações de hidrogênio, que são muito fortes e a força de ligação do iodo é Van der Waals, que são muito fracas, então estas ligações de hidrogênio da água, não serão rompidas.
2 – Miscibilidade
	Apósserem realizadas as misturas nos 6 béqueres, foram observados os seguintes resultados:
a) 5 ml de água + 2ml de etanol: os dois misturaram, a mistura ficou esbranquiçada e com algumas bolinhas.
Isto ocorre, pois as moléculas de etanol são menores que as de água, então quando os líquidos são misturados eles ocupam os espaços deixados pelas moléculas de água. É como misturar um litro de areia com um litro de pedras, você obtém menos de um litro da mistura, porque a areia escorre por entre as pedras.
b) 5 ml de água + 2ml de acetona: houve a mistura.
Isto ocorreu, pois a água e a acetona têm a mesma polaridade.
c) 5 ml de água + 2ml de óleo mineral: não houve mistura, ficando o óleo por cima e a água em baixo.
Isto ocorreu pois o óleo mineral é menos denso que a água, portanto, eles não se misturam e forma-se um sistema bifásico, com o óleo na parte superior. Essa mistura é heterogênea devido ao fato da água ser polar e os lipídios possuírem a maior parte da cadeia apolar, logo são insolúveis entre si
d) 5 ml de etanol + 2ml de acetona: houve a mistura.
Isto ocorreu porque essas substâncias possuem a mesma polaridade.
e) 5 ml de etanol + 2ml de óleo mineral: não houve a mistura, ficando o etanol por cima e o óleo em baixo.
Isto porque comparando com o álcool o óleo é mais denso
f) 5 ml de acetona + 2ml de óleo mineral: não houve mistura, ficando o acetona por cima e o óleo em baixo.
Assim como o que ocorre com o álcool, a acetona é menos densa comparada ao óleo, por isso esta permanece em cima.
Conclusão
 A partir deste experimento pode-se notar quais substâncias são solúveis ou insolúveis entre si, além de que a solubilidade e a miscibilidade das substâncias está relacionada com a polaridade das substâncias envolvidas e também com as forças intermoleculares destas.
Referências
http://www.infoescola.com/quimica/polaridade/
http://www.brasilescola.com/quimica/forcas-dipolo-induzido-dipolo-induzido-ou-dispersao-london.htm
http://www.infoescola.com/quimica/forcas-de-van-der-waals/