Criometria: Estudo do Abaixamento do Ponto de Congelamento

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Físico-Química Experimental I 
 
 
CRIOMETRIA 
 
 
Data de realização: 14/10/2013 
Data de entrega: 04/11/2013 
 
 
Professor responsável: Miguel Jafelicci Junior 
 
Integrantes: Gabriel Martins de Alvarenga 
 Naira Buzzo Anhesine 
 Renan Diego Zanetti 
 Weslei Bruno Botero 
 
 
 
 
ARARAQUARA 
OUTUBRO/2013
Índice 
Objetivo ................................................................................................................................................ 1 
Introdução ............................................................................................................................................ 1 
Procedimento Experimental .............................................................................................................. 2 
Materiais e Reagentes ................................................................................................................... 2 
Métodos............................................................................................................................................ 2 
Resultados e Discussão .................................................................................................................... 3 
Conclusão ............................................................................................................................................ 5 
Bibliografia ........................................................................................................................................... 5 
 
Criometria 
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Objetivo 
Utilizar fundamentos de potencial químico para a verificação de mudanças em 
propriedades coligativas de sistemas devido a adição de outras espécies. 
 
Introdução 
Fundamentada na lei de Raoult (que mostra que a diferença do ponto de 
solidificação de um solvente puro e a temperatura de início da solidificação do solvente em 
uma solução ideal é diretamente proporcional à concentração molar da solução), a 
criometria, também conhecida como crioscopia, representa o estudo do abaixamento do 
ponto de congelamento devido a adição de espécies não voláteis à solução. 
Essa mudança das propriedades coligativas pode ser observada através do gráfico 
que mostra a variação do potencial químico de um componente em função da temperatura: 
 
 
Figura 1 - Variação do potencial químico devido à adição de componentes no líquido puro 
 A partir do gráfico é possível perceber que soluções contendo espécies não voláteis 
apresentam, em comparação com líquidos puros, menores potenciais químicos. Isso 
implica, no caso, em uma temperatura de solidificação menor e uma temperatura de 
ebulição maior. 
 Para uma solução que está em equilíbrio com um solvente sólido puro, essa relação 
é expressa pela equação: 
 ( ) ( ) 
 Em nosso estudo, verificaremos o abaixamento crioscópico (diminuição do ponto de 
congelamento) de uma solução aquosa de t-butanol devido a adição de diferentes 
quantidades de hexano. 
Criometria 
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Procedimento Experimental 
Materiais e Reagentes 
 - t-Butanol - hexano 
 - Béquer - Tubo de Ensaio 
 - Termopar - Suporte Universal 
 - Serpentina de Cobre - Tubo de vidro largo 
 
Métodos 
 O sistema utilizado para as medidas de ponto de congelamento está ilustrado na 
Figura 2. No béquer A colocou-se em torno de 200 mL de água a aproximadamente 27 ºC, 
contendo uma serpentina de cobre por onde passava água em temperaturas mais baixas 
para resfriamento do sistema. No centro desse béquer foi colocado um tubo largo externo 
B (vazio), servindo como camisa de ar, e no centro deste, o tubo de ensaio interno C, 
contendo um termopar associado a um computador, ambos fixado em suporte universal por 
garras. 
 
Figura 2 - Sistema utilizado na determinação do ponto de congelamento. A: béquer de 500 mL, B: tubo de vidro 
largo, C: tubo de ensaio, D: Termopar. 
 
Adicionou-se aproximadamente 5 mL de t-butanol ao tubo C, e agitou-se a amostra 
com o termopar, até o início do congelamento da mesma, de modo que foi possível foi criar 
um gráfico através de um software de computador, de temperatura x tempo, para o t-
butanol puro, possibilitando a leitura do ponto de congelamento do mesmo. Após a leitura 
retirou-se o tubo interno C e foi promovido um aquecimento do mesmo com as mãos (ao 
redor de 1 a 2 ºC) para provocar a fusão do solvente. O tubo C, novamente com a amostra 
totalmente líquida, foi colocado no tubo maior B e o procedimento de resfriamento foi 
repetido. Esse procedimento foi feito diversas vezes, até obtenção de um gráfico de boa 
visualização da temperatura de congelamento. Em seguida, fez-se o mesmo procedimento, 
porém agora com a adição de quantidades de hexano à amostra de t-butanol inicial, afim 
Criometria 
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de evidenciar o abaixamento do ponto de congelamento do t-butanol com a adição de outra 
substância. 
 
Resultados e Discussão 
 É mais vantajoso utilizar o tert-butanol como solvente em medidas de crioscopia 
pois este apresenta as seguintes características: 
 Fácil Purificação 
 Facilidade de Acesso 
 Relativamente Barato 
 Temperatura de Fusão de 25,1° C, ou seja, funde-se com a temperatura das 
mãos 
 Baixa massa molecular 
 Baixa Toxicidade 
 Solúvel em grande parte dos compostos 
Ao tratar os dados com a ajuda de um software foi possível plotar os seguintes 
gráficos: 
 
Figura 3 - Gráfico da Temperatura vs Tempo, sem a adição de Hexano 
 Ao observar o gráfico, pode-se dizer que a temperatura de congelamento do tert-
butanol sem hexano foi de aproximadamente 23,1° C, essa medida foi feita somente para 
comparação com o valor da temperatura deste mesmo componente, porém agora, 
adicionado hexano em sua composição, o novo gráfico que se obteve ao adicionar 0,5 ml 
de hexano foi: 
 
Criometria 
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Figura 4- Gráfico da Temperatura vs Tempo, com Hexano 
 Ao analisar este gráfico, é possível notar que a nova temperatura de congelamento 
do tert-butanol foi de 18,4 °C . Isso nos mostra que o hexano provocou um abaixamento da 
temperatura de congelamento do tert-butanol, evidenciando o abaixamento crioscópico que 
é definido pela seguinte equação: 
 
 Onde MA indica a massa molar do solvente, que no caso é o tert-butanol, T*f 
indica a temperatura em que ele congela, R é a constante dos gases, AH*f é a 
variação da entalpia de fusão do solvente e Kc é a constante crioscópica. 
A equação a baixo permite determinar experimentalmente a massa molar do 
soluto (MB), a partir de uma solução diluída, preparada com certa quantidade de 
soluto (mB) não-eletrolítico em certa quantidade de solvente (mA), conhecendo-se o 
valor da constante crioscópica (Kc), que foi definida pela equação anterior. 
 
 
Essa equação pode ser melhor representada na seguinte forma: 
 
MB = 
 
 
 
 
Onde, 8,3 K.Kg/mol é a constante crioscópica, dB é a densidade do soluto, 
VB é o volume do soluto, Tf é a variação da temperatura do tert-butanol com a 
adição do hexano e 7,7g é a massa de tert-butanol. 
 
Criometria 
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Tem-se que a densidade do tert-butanol é 0,77g/mol e, no experimento, 
foram utilizados 10ml desse mesmo solvente: 
 
0,77g ------ 1ml 
 X ------ 10ml 
 
X = 7,7 g (massa de tert-butanol) 
 
A variação de temperatura observada foi: 
 
 - °C = 4,7K 
 
É importante ressaltar que, a variação da temperatura em graus Celsius é 
igual a variação da temperatura em Kelvin. 
A densidade do hexano é 0,645g/ml e, no experimento, foram utilizados 
0,5ml. 
Calculando a massa molar do soluto (hexano), temos:
MB = 
 
 
 = 73,96g/mol 
 
De acordo com a literatura, a massa molar do hexano é 74,12g/mol. 
 
O erro pode ser calculado da seguinte forma: 
 
 
Erro = 
 - 
 
 
 
 
Conclusão 
 Foi possível concluir que o valor obtido experimentalmente foi muito próximo do 
obtido na literatura, mesmo que alguns erros possam ter ocorrido durante o experimento. 
 
Bibliografia 
ATKINS, P. W.; De PAULA, J. Physical Chemistry. 8 ed. Great Britain: Oxford University 
Press, 2006. Volume 1. p. 148-151. 
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=s0100-40422002000500022&script=sci_arttext 
visualizado em 25/10/13.