relatorio miscibilidade e solubilidade

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola de Engenharia de Lorena – EEL
Colégio Técnico de Lorena
”Prof. Nelson Pesciotta”
 Cotel
QUÍMICA GERAL E EXPERIMENTAL
Miscibilidade e Solubilidade
Nomes: Crisciane Cantão Alves
 Juliana Araujo Vasconcellos Mendes
 
Orientador: Prof. Mateus Gomes
Lorena, 22 de março de 2018
Assunto
Miscibilidade e Solubilidade.
Objetivo
Verificar a miscibilidade entre solventes e determinar o valor em porcentagem de etanol (v/v) em uma amostra de gasolina comercial.
Introdução
- Solubilidade 
Solubilidade é a propriedade que uma substância tem de se dissolver espontaneamente em outra substância. A quantidade de uma substância que se dissolve em outra depende de cada uma e das condições externas (pressão e temperatura), mas podem também depender de propriedades em comum entre as substâncias (polaridade).
Uma mistura entre duas ou mais substâncias pode ser denominada de solução quando esta apresenta-se homogênea, ou seja, monofásica. Nas soluções sempre apresenta -se pelo menos duas substâncias: um solvente e um soluto. O solvente é denominado a substância que está em maior concentração na solução, e o soluto aquele que apresenta uma menor quantidade. As soluções podem ser classificadas em: insaturadas, saturadas e super-saturadas.
As soluções insaturadas são aquelas que o soluto não atingiu o máximo coeficiente de solubilidade em um determinado solvente a uma determinada temperatura.
As soluções saturadas são aquelas que o soluto atingiu o máximo coeficiente de solubilidade. As super-saturadas são soluções em caso especial, em que por meio de algum artificio o soluto mesmo passado do seu coeficiente de solubilidade não se precipita, estas soluções são muito instáveis e qualquer alteração pode fazer o soluto se precipitar.
Quando um soluto se dissolve em um solvente as moléculas do solvente formam estruturas que envolvem as moléculas dos solutos, este processo é chamado de solvatação.
Os fatores externos como pressão e temperatura são fundamentais na determinação da solubilidade. A solubilidade da maioria dos solutos aumenta com a temperatura embora nem sempre esse aumento seja muito sensível. Mas existem casos em que a solubilidade diminui com o aumento da temperatura, como a dissolução do gás oxigênio em água.
As interações moleculares atuam, em geral, com a regra: “semelhante dissolve semelhante”. Isso ocorre porque quando há formação de soluções ocorrem quebra de ligações e novas são criadas. Se as novas forem semelhantes as “antigas” há pouco gasto de energia. Esta regra pode ser determinada pela polaridade das moléculas, ou seja, substâncias polares solvatam bem outras substâncias polares, e substâncias apolares solvatam bem as substâncias apolares.
3.2 - Miscibilidade 
A miscibilidade acontece quando os fluídos misturam -se ou dissolvem-se mutuamente, em todas as proporções. No entanto, quando os líquidos formam duas camadas distintas, são imiscíveis. 
Pode-se determinar se uma mistura irá ser miscível ou não, por meio da sua polaridade. Podemos usar a diferença na eletronegatividade entre dois átomos para medir a polaridade de ligação entre eles. O momento dipolo é caraterizado pela diferença de eletronegatividade que leva a uma ligação covalente polar. Como consequência, existe uma concentração de carga negativa no átomo mais eletronegativo, deixando o menos eletronegativo no lado positivo da molécula. Quando os dois átomos da molécula têm a mesma eletronegatividade, nenhum deles é capaz de garantir a presença dos elétrons por mais tempo que o outro. Quando duas moléculas se aproximam há uma interação de seus campos magnéticos o que faz surgir uma força entre elas. É o que chamamos de força intermolecular. Sabe-se que existem diferentes forças atrativas entre moléculas neutras: forças íon-dipolo, forças dipolo-dipolo, dispersão de London e ligação de hidrogênio.
3.3 - Forças intermoleculares
Forças intermoleculares são as forças exercidas para manter unidas duas ou mais moléculas. Elas correspondem a ligações químicas que têm a função de unir ou repelir as moléculas de um composto. As forças intermoleculares provocam estados físicos diferentes nos compostos químicos. Essa interação pode ser mais ou menos forte, conforme a polaridade das moléculas.
 3.3.1 - Forças Íon-Dipolo: Ocorrem entre um íon e uma molécula polar, como moléculas polares são dipolos, elas têm um lado positivo e outro negativo. Os íons positivos são atraídos pelo lado negativo da molécula de um dipolo, enquanto os negativos são atraídos pelo lado positivo.
3.3.2 - Forças Dipolo – Dipolo: Ocorrem em moléculas polares, de modo que a extremidade negativa do dipolo de uma molécula se aproxime da extremidade positiva do dipolo de outra molécula. Ao examinar vários líquidos, descobriu-se que para moléculas de massas e tamanhos aproximadamente iguais, a força das atrações intermoleculares aumenta com o aumento da polaridade.
São mais fortes que as forças de London; Ex.: HCl; HBr; HI; H2S; PH3.
 3.3.3 - Dispersão de London: Ocorrem entre moléculas apolares ou entre átomos de gases nobres. Em um determinado momento os elétrons podem concentrar-se em algum ponto da molécula, tornando-se o polo negativo, deixando o núcleo parcialmente exposto, podendo assim criar um momento de dipolo instantâneo, logo gerando um dipolo que induz as demais moléculas a também formarem dipolos. Em outras palavras, induzindo a nuvem eletrônica para uma extremidade do átomo, está facilidade com que a distribuição de cargas em uma molécula pode ser distorcida por um campo elétrico externo chama-se polarizabilidade.
São de intensidade fraca. Ex.: H2; N2; O2; I2; Br2; CO2; BF3; He; Ne; Ar.
3.3.4 - Ligação de Hidrogênio: As ligações de hidrogênio são forças de natureza elétrica do tipo dipolo-dipolo, porém bem mais intensas. Ocorre quando a molécula é polar e possui H ligado a elemento muito eletronegativo e de pequeno raio (F, O, N), de modo que o hidrogênio de uma molécula estabeleça uma ligação com o átomo muito eletronegativo de outra molécula. Ex.: H2O; HF; NH3.
3.4- Polaridade 
A polaridade molecular caracteriza a molécula através do tipo de ligação existente entre os átomos e a geometria molecular, a repulsão entre os elétrons na camada de valência é um dos fatores responsáveis pela conformidade e a geometria. 
A polaridade de uma ligação de uma molécula está relacionada à distribuição dos elétrons ao redor dos átomos. Se essa distribuição eletrônica for simétrica, a molécula será apolar, porém se uma das partes da molécula possuir maior ou menor densidade eletrônica esta será considerada assimétrica e, portanto, se trata de uma molécula polar.
Substâncias polares são miscíveis em substâncias polares e imiscíveis em substâncias apolares. Substancias apolares são miscíveis em substâncias apolares e imiscíveis em substancias polares.
3.5 - Composição da gasolina comercial
A gasolina é um produto combustível derivado intermediário do petróleo, na faixa de hidrocarbonetos de 5 a 20 átomos de carbono. É formada por uma mistura de mais de 200 tipos de hidrocarbonetos e outros componentes em menores quantidades. Portanto a gasolina não tem uma fórmula definida, ela varia de acordo com o petróleo e o processo de refino.
No Brasil, antes da comercialização, adiciona-se álcool anidro à gasolina. A mistura resultante é homogênea (monofásica). A mistura água-álcool também é um sistema homogêneo (monofásico), com propriedades diferentes daquelas das substâncias que a compõem (densidade, ponto de fusão, ponto de ebulição, etc.). Já a mistura água-gasolina é um sistema heterogêneo, bifásico. Quando a gasolina (que contém álcool) é misturada à água, o álcool é extraído pela água e o sistema resultante continua sendo bifásico: gasolina-água/álcool. O álcool contido na gasolina dissolve-se na água porque suas moléculas são polares como as da água. 
Materiais
– Vidrarias de laboratório:-Tubos de ensaio;
-Béqueres de 100 mL;
 -Provetas (10,00 mL e 50,00 mL);
 -Pissete plástico;
 -Bastão de vidro; 
 -Conta-gotas.
– Reagentes:
-Água destilada (H2O);
-Gasolina comercial (C8H18);
-Etanol (C2H6O);
-Butanol (C4H10O);
-Glicerina (C3H8O3).
Metodologia 
- Parte A: Estudo da miscibilidade entre solventes 
Ajustou-se o menisco de 5,00 mL de água em uma proveta de 10,00 mL e derramou-se o líquido no tubo de ensaio. Após, com o auxílio de um conta gotas, adicionou-se 2,00 mL de etanol no mesmo tubo. Agitou- se a mistura, observou-se e anotou-se o resultado após 2 minutos.
Realizou-se o procedimento do item anterior com mais outras oito misturas, cada uma delas contendo 5 mL do primeiro reagente e 2 mL do segundo. Estas misturas foram: água e butanol; água e gasolina; etanol e butanol; etanol e gasolina; butanol e gasolina; água e glicerina; gasolina e glicerina; etanol e glicerina.
5.2 – Parte B: Determinação do teor de etanol na gasolina
Mediu-se 10,00 mL de gasolina em uma proveta com capacidade de 50,00 mL, ajustando o menisco. Em seguida adicionou-se 10,00 mL de água destilada, novamente ajustando o menisco. Agitou-se a mistura resultante vagarosamente para devida homogeneização. Observou-se por 2 minutos e anotou-se o resultado.
Resultados e Discussões 
– Resultados: 
Parte A: 
Tubo 1: mistura homogênea.
Tubo 2: parcial dissolução do butanol na água.
Tubo 3: formação de uma mistura bifásica.
Tubo 4: uma mistura homogênea.
Tubo 5: Logo após o momento de agitação, observou-se uma mistura homogênea, mas com o passar do tempo a mistura foi se tornando bifásica.
 Tubo 6: a formação de uma mistura trifásica.
Tubo 7: mistura homogênea.
Tubo 8: ocorrência de uma mistura trifásica.
Tubo 9: mistura heterogênea com a formação de precipitado.
Parte B
Posteriormente a agitação, houve a formação de uma mistura bifásica. O etanol presente na gasolina foi extraído pelas moléculas da água, assim constando que havia 50% de etanol presente na gasolina, quase o dobro do permitido pela Agência Nacional do Petróleo (ANP).
O cálculo que determinou a porcentagem de etanol presente na gasolina foi feito a partir da seguinte regra de três: 
10,00 mL de gasolina = 100%
5,00 mL de etanol = X
10.X = 5.100
X = 500/10
X = 50%
– Discussões: 
Pelo experimento realizado na parte A, observou-se que a glicerina e o etanol são miscíveis em água devido a semelhança entre a polaridade. Esses álcoois são caracterizados pela presença significativa da cadeia polar que interage com as moléculas polares de H2O por meio de ligações de hidrogênio. No entanto, a glicerina misturada com a água deve ser bem agitava para se homogeneizar, isso porque o reagente é mais denso e viscoso do que a água, então a interação entre as moléculas não ocorre rapidamente se não houver a agitação do sistema e a miscibilização é mais lenta. Ao agitar o tubo o processo é acelerado.
Analisou-se também que o butanol não teve uma total miscibilidade na água, uma vez que sua parte polar não é predominante.  
Na mistura do tubo de ensaio 3 foi possível perceber que o etanol presente na gasolina foi extraído pela água, uma vez que sua parte polar é mais significativa e, portanto, mais semelhante com as moléculas de H2O. Contudo, o álcool etílico também consegue ser miscível na gasolina por conta da presença não só de hidrocarbonetos, mas de produtos oxigenados, onde o etanol vai se ligar e dissolver em pequena quantidade. A gasolina não dissolveu- se na água por ser uma molécula apolar e se tornou uma substância sobrenadante pois é menos densa que a água. O processo de extração de etanol presente na gasolina é explicado pelo princípio “semelhante dissolve semelhante” e também foi percebido na mistura do tubo 5.
A miscibilidade da quarta mistura, ocorre, pois ambos os reagentes possuem partes polares e apolares, assim a parte polar atrai a parte polar, enquanto a parte apolar interage com a parte apolar, fazendo com que o etanol e o butanol sejam totalmente miscíveis.
 	Na determinação do teor de etanol na gasolina, percebeu-se o uso de um combustível adulterado, já que a porcentagem de álcool etílico foi muito grande. A agência Nacional de Petróleo apenas permite a presença de no máximo 27% de álcool, a fim de evitar a liberação de maior quantidade de compostos nitrogenados responsáveis pela “chuva ácida”, além de preservar o aparecimento de problemas de corrosão e falha na bomba de combustível dos carros. O excesso de etanol na gasolina também acarretaria no aumento do consumo de combustível, uma vez que o poder calorífico – geração de energia – do etanol é menor que o da gasolina. Assim, o motor precisaria de mais combustível para fazer seu trabalho.
Conclusão:
 Conclui-se que a miscibilidade entre fluídos está diretamente relacionada à polaridade dos reagentes, devido à interação entre as moléculas polares por ligações de hidrogênio e moléculas apolares por dispersão de London. A solubilidade está relacionada com a dissolução de sólidos e a miscibilidade com a homogeneização de líquidos. 
Referências:
https://www.estudopratico.com.br acesso em 25/03/2018
https://www.significados.com.br acesso em 25/03/2018
http://www.fciencias.com acesso em 27/03/2018
https://www.oblogdomestre.com.br acesso em 27/03/201
http://m.mundoeducacao.bol.uol.com.br acesso em 27/03/2018
http://www.ebah.com.br acesso em 28/03/2018
http://web.ccead.pucrio.br acesso em 28/03/2018
http://g1.globo.com acesso em 30/03/2018
http://www.pontociencia.org.br acesso em 30/03/2018