relatorio 3- solubilidade

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
ENGENHARIA DE GÁS E PETRÓLEO
Profº. Dr. Alberto Marques
QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL
METAIS ALCALINOS E METAIS ALCALINOS TERROSOS
Acadêmicos: 	 Nº Matricula:
Daniela da Costa Mota			 		21350711
Diego Otávio Costa Carvalho				21351309
Luana de Oliveira Santiago Peixoto			21353278
Luciana Lameira de Sousa			 	21353282
Shayene Sales da Silva					21352390
Manaus
Fev .2014
INTRODUÇÃO
Em muitas situações, temos misturas de substâncias, formando sistemas, que podem ser homogêneos ou heterogêneos, dependendo da interação existente entre estas substâncias, e fatores como: pressão, temperatura e composição destes sistemas. A interação entre as substâncias, associada à temperatura, determina a solubilidade de uma substância em outra, que pode ser total ou apenas parcial. 
Solubilidade é nada mais que a propriedade que uma substância tem de se dissolver espontaneamente em outra substância denominada solvente. Este é um componente cujo estado físico se preserva, quando a mistura é preparada ou quando está presente em maior quantidade. Esta propriedade, a solubilidade, é utilizada também para separar misturas de substâncias parcialmente miscíveis, adicionando-se uma terceira substância que seja solúvel em apenas uma das substâncias do sistema, extraindo-a. 
Os demais componentes da mistura são denominados solutos. Portanto, no nosso exemplo, a água é o solvente e o sal, o soluto. Uma vez misturados, soluto e solvente formam uma mistura homogênea, também chamada de solução. Misturas homogêneas são aquelas em que não se distinguem os diferentes componentes, ou seja, apenas uma fase pode ser identificada.
Em relação a um dado solvente, as substâncias podem ser classificadas como: insolúveis, parcialmente solúveis ou solúveis (miscíveis). Existem substâncias que se misturam e se solubilizam completamente, independente das suas proporções. É o caso, por exemplo, de uma solução formada por água e etanol, ou de uma solução formada pela liga metálica de cobre e estanho, que é chamado vulgarmente de latão. Estes sistemas são considerados totalmente solúveis ou miscíveis. As interações entre as partículas das substâncias completamente solúveis são bastante efetivas e fortes. 
Utilizando como exemplo a solução de água e de etanol: o etanol, apesar de possuir uma cadeia carbônica, de caráter apolar, apresenta esta cadeia carbônica bastante curta. Além disso, possui um grupo hidroxila, que é capaz de formar pontes de hidrogênio com a água. Como as interações do tipo pontes de hidrogênio são interações muito fortes, estes líquidos são completamente solúveis:
Figura 1 - Interações intermoleculares existentes entre as moléculas de água e etanol, mostrando as ligações por pontes de hidrogênio, que fazem com que estas substâncias sejam completamente solúveis.
Outros sistemas, compostos geralmente por substâncias de polaridade muito diferentes, ou por sólidos iônicos que, apesar de serem polares, possuem elevada energia de hidratação, são considerados insolúveis, já que não solubilizam ou possuem solubilidade muito baixa (muitas vezes abaixo de 1g/100ml de solvente) em qualquer condição de temperatura ou de composição do sistema. Este é o caso do sistema formado por água e gasolina, e também por água e carbonato de lítio. 
No caso do sistema composto por água e gasolina, as interações entre as moléculas não se dão porque não há como existir atração entre uma molécula tipicamente apolar, já que a gasolina é composta quase que totalmente pelo hidrocarboneto octano, C8H18, e uma molécula polar como a água. 
Figura 2 - Estrutura do octano, uma molécula apolar, e estrutura da água, uma molécula apolar. Estas substâncias são insolúveis devido a esta diferença de polaridade, o que dificulta a existência de interações intermoleculares entre elas.
Já nos casos de compostos iônicos insolúveis em água, isto geralmente ocorre quando o cátion é pequeno e o ânion é bastante volumoso. Neste caso, o composto iônico passa a apresentar também um caráter covalente, e o pequeno cátion se torna quase que totalmente envolvido pelo ânion, dificultando o acesso das moléculas do solvente ao cátion, e fazendo com que a energia de hidratação dos íons não seja suficiente pra vencer a energia de rede do composto, e, assim, os íons não são separados e solvatados, o que os torna insolúveis neste solvente. É o caso do carbonato de cálcio, por exemplo, que possui o íon carbonato como ânion, um íon bastante volumoso, e possui como cátion o íon cálcio, que é um íon pequeno. Este sal é insolúvel em água devido à dificuldade que as moléculas de água encontram em hidratá-lo.
A influência da temperatura:
A influência da temperatura na solubilidade pode ser compreendida à luz do princípio de Le Chatelier. Considere-se uma solução saturada, em equilíbrio com excesso de soluto. Fornecendo calor ao sistema, segundo Le Chatelier, nesse caso o equilíbrio irá se deslocar na direção que absorve calor. Levando-se em conta que nesse caso a dissolução é um processo endotérmico, que ocorre devido à absorção de calor, como no caso da dissolução do sal de cozinha (cloreto de sódio, NaCl), a absorção de calor implica em deslocamento do equilíbrio para a direita. Com isso, aumenta a massa de cloreto de sódio na fase aquosa, ou seja, sua solubilidade aumenta com a temperatura.
NaCl (s) + calor → Na+(aq) + Cl-(aq)
Já se a dissolução for um processo exotérmico, que libera calor, como é o caso da dissolução do hidróxido de sódio (NaOH), o aumento da temperatura desloca o equilíbrio para a esquerda. A solubilidade, nesse caso, diminui com o aumento da temperatura. 
NaOH(s) → Na+(aq) + OH-(aq) + calor
MATERIAIS UTILIZADOS
No procedimento I
6 tubos de ensaio
Pipetas de 5 mL
Béqueres de 50 mL e 250 mL
Conta-gotas
Bacia de plástico com gelo
Placa de aquecimento
\Pisseta de 500 mL
No procedimento II
1 rolha para um dos tubos
Papel de filtro
1 tubo de ensaio
Conta-gotas
Pisseta de 500 mL
REAGENTES
No procedimento I
Etanol
1-Butanol
Tetracloreto de carbono
Acetanilida
Agua destilada 
No procedimento II
Iodo (= 0,03%)
Tetracloreto de carbono
Agua destilada
PROCEDIMENTOS
Parte I 
Foi pesado, em um vidro de relógio, 7g de cloreto de sódio na balança gravimétrica. Também foi colocado 20 ml de água destilada em um becker de 100 ml. 
Colocou-se o cloreto de sódio no becker onde estava a água e a mistura foi agitada durante cerca de três minutos.
Notou-se que o cloreto de sódio não foi totalmente dissolvido na água, desse modo, fez-se necessário o aquecimento da mistura a 3200. Quando a mistura começou a borbulhar, ela foi retirada do aquecedor.
Colocou-se em outro becker, de 100 ml, 20 ml de água destilada. Depois, pegou-se uma quantidade pequena de acetanilida na ponta de uma espátula que foi misturada à água.
A mistura foi agitada com o propósito de a acetanilida ser completamente dissolvida na água.
Este último becker não foi ao aquecedor, pois a acetanilida dissolveu-se.
Parte II – Miscibilidade de Líquidos
Seis misturas foram preparadas em seis tubos de ensaios, dispostos de forma organizada na estante de tubos de ensaios, conforme mostra a relação abaixo:
3 ml de H2O + 1 ml de etanol;
3 ml de H2O + 1 ml de 1-butanol;
3 ml de H2O + 1 ml de tetracloreto de carbono;
3 ml de etanol + 1 ml de butanol;
3 ml de etanol + 1 ml de tetracloreto de carbono;
3 ml de 1-butanol + 1 ml de tetracloreto de carbono.
Depois de vedados com suas rolhas, cada tubo de ensaio foi agitado de forma a homogeneizar as misturas em seu interior. Vale ressaltar que toda a prática de inserção dos reagentes nos tubos de ensaios foi feita na capela com o auxílio de uma pipeta de 5 ml, pois alguns reagentes utilizados eram de caráter inflamável.
 
Parte III – Extração
Foi colocado cerca de 3 ml de uma solução aquosa saturada de iodo (aproximadamente 0.03% de iodo por massa) em dois tubos de ensaio. Neles foram adicionados,com o auxílio de uma pipeta de 5 ml, 1 ml de tetracloreto de carbono.
Depois de vedados com as suas rolhas, um dos tubos de ensaio foi agitado, o outro, por sua vez, não foi agitado.
Após um tempo de descanso, fez-se a comparação entre as duas misturas.
Resultados e discussões
Parte 1 
A partir do experimento foi possível observar a solubilidades das soluções utilizadas:
O fato do cloreto de sódio ter se diluído na água, pois o composto é um sal, todo sal é polar e assimétrico, neste caso houve uma quantidade de soluto acima da concentração, ou seja, saturada. Então levou-se ate a placa de aquecimento com isso aumentou a massa de cloreto de sódio na fase aquosa, ou seja, o resfriamento da solução proporcionou cristalização do NaCl, e sua solubilidade aumentou com a temperatura.
 
A acetanilida é uma amida, e possui uma molécula altamente apolar. Logo não dissolveu-se em água. Mas como as duas substâncias são incolores, foi quase impercebível a mistura heterogênea. 
Parte 2
Observou-se que a água e o etanol são líquidos miscíveis devido as propriedades semelhantes como a polaridade das duas moléculas (as duas são polares), além disso existem as ligações de hidrogênio (ou pontes de hidrogênio) entre os átomos de O e H.
Agua e 1- butanol, dois líquidos inicialmente incolores, ao serem agitados, misturam-se parcialmente, formando, ainda assim, uma mistura heterogênea bifásica, sendo possível visualizar dois líquidos incolores, sendo é parcialmente solúvel, com uma pequena taxa de solubilidade também pela estrutura da molécula de 1-butanol. Da mesma forma que o etanol, o 1-butanol possui uma parte polar, constituída pela hidroxila, e uma parte apolar, constituída pela cadeia carbônica. Porém, como o 1-butanol possui uma cadeia carbônica maior, formada por 4 carbonos, a parte apolar é dominante, e por isso, a solubilidade em água é muito pequena.
Foi possível perceber que apesar do tetracloreto de carbono ser apolar, ele se dissolveu com a agua, mas à medida que aumentou-se a quantidade de soluto, a solução foi ficando supersaturada, por isso houve formação de precipitado. 
Ao serem agitados, misturam-se completamente, a solubilidade foi possível devido à polaridade das substâncias, mas de uma forma um pouco diferente. Como ambas as moléculas possuem uma parte apolar e uma parte polar, a atração que ocorreu entre elas é entre as partes polares e as partes apolares. A parte polar atraiu a parte polar, enquanto a parte apolar atraiu a parte apolar, miscibilizando-se as duas substâncias.
O etanol com tetracloreto de carbono, não se solubilizaram pois  o tetracloreto de carbono não é um composto polar, como foi provado as experiências anteriores o etanol é polar. A mistura dessas duas substancias gerou precipitado.
O 1- butanol é apolar não possui polos, quando foi misturado tetracloreto de carbono, eles se solubilizaram, mas dissolvendo-se muito pouco, foi possível identificar bolhas na solução. Não se sabe qual solutos formava essa bolas.
Parte 3
Quando colocado o Iodo na água (H2O) destilada, percebeu-se que este soluto não se solubilizou, dissolvendo-se muito pouco, isto ocorre por que o Iodo é uma substancia apolar diferentemente da agua. No momento que o tetracloreto de carbono (CCl4) é posto no mesmo tubo de ensaio sobe agitação, instantaneamente se dissolve com o iodo adotando uma coloração violeta, isso ocorre por que os dois são apolares, além disso observou-se que a água presente na solução se tornou totalmente imiscível a eles, esta observação foi facilmente visualizada pela formação precipitado inferior (Gelatinoso) e superior. É notório a diferença entre agitar as soluções antes e depois da mistura.
QUESTIONARIO
Porque existe uma grande diferença na solubilidade do NaCl e da acetanilida?
Para que um sólido se dissolva, as forças de atração que mantêm a estrutura cristalina devem ser vencidas pelas interações entre o solvente e o soluto. No processo de soltavação aquosa, onde ocorre a dispersão de um sal, tanto os cátions Na+ como os ânions Cl- tornam-se hidratados com energia suficiente para vencer a energia da rede cristalina. Solutos com polaridades próximas à polaridade do solvente, dissolvem-se em maior quantidade do que àqueles com polaridade muito diferentes. Cloreto de sódio e água são substâncias muito polares, mas acetanilida bem pouco polar. 
Escreva as definições dos seguintes termos químicos:
Miscível: é aquilo que se dissolve em um determinado solvente, resultando em uma mistura homogenia.
Imiscível: líquido que não apresenta capacidade de se dissolver em outro resultando em duas fases bem distintas.
Extração: processo de separação de misturas baseado na miscibilidade entre líquidos. Um líquido dissolve uma substância que estava dissolvida em outro líquido, se este tiver maior atração molecular com o soluto do que o líquido em que o soluto estava dissolvido.
Soluto: Algo a ser diluído pelo solvente.
Eletronegatividade: É uma propriedade periódica que mede a tendência de um átomo, de uma ligação química, em ganhar elétrons.
Molécula polar: molécula cuja estrutura faz com que haja uma heterogeneidade entre as nuvens eletrônicas, e fazendo que a maior nuvem esteja deslocada para uma das extremidades da molécula, e a menor esteja na extremidade oposta.
A polaridade de uma molécula diatômica é estimada pela diferença das eletronegatividades da ligação dos dois átomos. Quando a diferença das eletronegatividades for £ 0,4 a ligação é considerada covalente não polar. Uma diferença de eletronegatividade entre 0,5 a 1,7 indica uma ligação covalente polar e quando a diferença for maior do que 1,7, a ligação é chamada iônica. Usando os valores de eletronegatividade classifique as ligações nas moléculas seguintes como covalente polar, covalente apolar ou iônica:
CO: covalente polar → 3,5 – 2,5 = 1
N2: covalente apolar → 3 – 3 = 0
CaO: iônica → 3,5 – 1 = 2,5
Na2O: iônica → 3,5 – 0,9 = 2,6
I2: covalente apolar → 2,5 – 2,5 = 0
LiH: covalente polar → 2.1 – 1 = 1,1
BeH2: covalente polar → 2,1 - 1,5 = 0,6
PH3: covalente apolar → 2,1 – 2,1 = 0 
CeCl2: iônica → 3 – 1,1 = 1,9
Para as moléculas poliatômicas, a polaridade de uma molécula é determinada não somente pela polaridade das ligações, mas também pela geometria molecular. Embora CO2 possui ligações covalentes polares, a molécula é não polar devido ao fato de que o momento dipolar (ou o momento dipolo elétrico) resultante ser zero. Por outro lado, a molécula de água é polar, pois suas ligações formam um ângulo menor que 180ºC, não sendo linear como a molécula o CO2. Assim a molécula da água possui um momento dipolar diferente de zero. Baseando-se nestas informações, verifique cada molécula abaixo esse é polar ou não polar. Sublinhe os compostos que você acredita que sejam solúveis na água. Justifique sua resposta:
 
1. Apolar 2. Polar 3. Apolar
 
4. Polar 5. Polar 6. Apolar
Responda:
NaCl: Solúvel, todo sal é um composto polar assim como a água.
LiBr : Solúvel, apresenta uma estrutura assimétrica sendo assim é um composto polar assim como a água.
Etanol: Solúvel, pois possui uma pequena parte apolar e outra pequena parte polar, comportando-se com um composto polar, e, portanto, dissolvendo-se na água.
Metanol: Insolúvel, pois o metano é um composto apolar, no qual a nuvem eletrônica se encontra direcionada para o centro da molécula. 
Etano: Insolúvel, pois o etano é um composto apolar.
Bromo: Insolúvel, pois sendo formado por dois átomos iguais, é um composto apolar, e não se dissolve na água, que é polar.
Coloque em ordem decrescente de polaridade os quatro líquidos utilizados nesta experiência começando pela água que é o mais polar.
 
H2O > CH3CH2OH C4H10 > CCl4
2 mL de água são adicionados a 2mL de outro líquido formando um par imiscível ( isto é duas fases,água e o outro líquido). O que você pode fazer experimentalmente para descobrir se a água constitui a fase inferior ou a superior? 
Pode-se tentar dissolver um composto polar nos dois líquidos, o líquido no qual o composto se dissolver será a água ou ver a densidade do outro líquido se ele tiver uma densidade maior que 1g/cm3 (para a água pura CNTP) ele ficará embaixo da água, caso contrário ele ficará sobre a água.
Qual é a cor da solução de iodo e água e do iodo e tetracloreto de carbono? 
I + H2O: castanho escuro; CCl4 + H2O: rosado
 
O que você observou depois de agitar a solução de iodo e água com tetracloreto de carbono? 
Observou-se que o tetracloreto de carbono extrai o iodo da solução aquosa, e passa a formar uma solução com o iodo.
O iodo é mais solúvel em água ou tetracloreto de carbono?
Tanto o iodo quanto o tetracloreto de carbono possuem a mesma polaridade, sendo os dois apolares. A água é um composto polar, como substâncias de mesma polaridade se dissolvem, o iodo se dissolve melhor no tetracloreto de carbono do que em água.
CONCLUSAO
Através da experiência da solubilidade, pôde-se observar que algumas substâncias possuem um ponto de saturação na água, ou seja, se adiciona um soluto na água constantemente, chegará um ponto em que ele não se dissolverá mais. Nesse instante obtém-se o ponto de saturação daquele soluto. Após a dissolução de sal em um béquer de água, observou-se que uma parte do sal se depositou no fundo do béquer. Após o aquecimento da solução, observou-se que conforme a temperatura ia aumentando, mais o sal se dissolvia na água. Em outro momento, adicionou-se acetanilida em outro béquer e o resultado foi bem diferente. Apenas alguns miligramas se dissolveram no solvente, constatando-se que o ponto de saturação da acetanilida é muito baixo. Em seguida, misturando-se várias substâncias, observou-se que algumas eram miscíveis entre si, outras pouco miscíveis e algumas imiscíveis.
Misturas como água e etanol, etano e butanol, etanol e tetracloreto são miscíveis, ou seja, se misturam completamente, não sendo possível observar mais de uma fase nessas misturas. Soluções como água e tetracloreto possuem um líquido mais denso que pode ser identificado visivelmente.
Retirando as informações obtidas dos experimentos, conclui-se que a finalidade da prática foi alcançada positivamente, ou seja, dados teóricos foram provados experimentalmente misturando-se diversas substâncias e observando as que se misturavam e as que não se misturavam.
REFERENCIAS
Eletronegatividade: Disponível em < http://www.infoescola.com/quimica/eletronegatividade-e-eletropositividade/> acessado: 17.01.2014
Ligações químicas: Disponível em < http://www.soq.com.br/conteudos/em/ligacoesquimicas/p4.php > acessado em: 17.01.2014 
Polaridade dos compostos < Disponível em < http://www.brasilescola.com/quimica/polaridade-dos-compostos-organicos.htm > Acessado: 17.01.2014
Apostila de química : Disponível em < http://zeus.qui.ufmg.br/~qgeral/?attachment_id=527 > Acessado em: 17.01.2014