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Universidade Federal do Maranhão – CCSST Engenharia de Alimentos – 2016.1 26 de outubro de 2016 Cristian da Silva Neres Professor: Tito da Silva Solubilidade Imperatriz – MA 2016 Introdução A definição de solubilidade se dar na capacidade em que um composto se dissolve em outro, nesse contexto dois conceitos fundamentais aparece, o solvente que é a substância capaz de dissolver os solutos, soluto substância que é dissolvida no solvente [1]. O coeficiente de solubilidade é a quantidade máxima de soluto que se pode misturar com determinada quantidade de solvente. Para determinar este valor, existem equações e testes químicos que indicam a solubilidade de cada substância, levando em consideração, para isso, alguns fatores, como a quantidade de soluto, a temperatura, a pressão e a natureza das partículas (orgânicas ou inorgânicas). As polaridades das substâncias que se misturam também influenciam na solubilidade (substâncias polares e apolares) [1]. Ao misturar um soluto com um solvente, a solução pode apresentar três diferentes tipos [1]: Saturada: quando atinge o limite da saturação, ou seja, o soluto está na quantidade exata do coeficiente de solubilidade; Insaturada: quando a quantidade de soluto é inferior ao coeficiente de solubilidade; Supersaturada: quando a quantidade de soluto ultrapassa o coeficiente de solubilidade; Observação: Não são apenas os líquidos que podem se misturar, visto que também existem as misturas de gases [1]. Diretrizes para a predição de polaridade e solubilidade [1]: Todos os hidrocarbonetos são apolares. Ligações pi aumentam as forças atrativas de Van der Waals ou de London. Compostos que contêm elementos eletronegativos como Oxigênio ou Nitrogênio são polares. Compostos com átomos de halogênio são ligeiramente polares. As polaridades de compostos são mais próximas das dos hidrocarbonetos, apolares, do que da água muito polar. Compostos orgânicos da mesma família têm polaridade similar. O aumento de átomo carbono diminui a polaridade. Composto que contêm quatro carbonos ou menos e também contêm oxigênio ou nitrogênio são, com frequência, solúveis em água. A formação de ligação de hidrogênios entre soluto e solvente aumenta a solubilidade. Compostos ramificados são mais solúveis que os não ramificados. A regra de solubilidade (igual dissolve igual). Aplica-se a compostos orgânicos da mesma família, porém não se aplica a compostos que têm uma diferença muito grande de tamanho. A estabilidade da célula unitária do cristal também afeta a solubilidade. Se tudo o mais for igual, quando maior for o ponto de fusão do cristal (cristal mais estável) menor será a solubilidade do composto. Materiais Utilizados: Vidrarias: Tubos de ensaio, béqueres de diversos volumes, pipeta graduada, proveta (10 ml), bastão de vidro, balão volumétrico (100ml). Reagentes: Acetanilida, Hexano, Álcool Metílico, Álcool Etílico, Álcool Propílico, Álcool Isopropílico, Álcool Butílico, Álcool Terc-Butílico, Diclorometano, Ácido Benzoico, Hidróxido de Sódio, Ácido Clorídrico, Outros materiais: Espátula, balança analítica, pera, suporte para tubos de ensaios, conta-gotas. Procedimentos gerais: Solubilidade de compostos sólidos Inicialmente foi posto seis tubos de ensaios, a cada dois tubos de ensaio continha Água, Álcool Etílico e Hexano. Foi posto 1 ml de cada composto dentro de cada um dos tubos de ensaios. Em cada um dos tubos foi posto o Ácido Benzoico e a Acetanilida (cada um em tubos de ensaio diferentes), feito isso o próximo passo foi agitá-los por 60 segundos, veja os resultados em seguida na tabela abaixo [1]: Resultados: Solubilidade de compostos sólidos. Composto Orgânico Água (Alta Polaridade) Álcool Etílico (Média Polaridade) Hexano (Apolar) Ácido Benzoico Insolúvel Insolúvel Insolúvel Acetanilida Insolúvel Parcialmente Solúvel Parcialmente Insolúvel Solubilidade Portanto o Ácido Benzoico e a Acetanilida são insolúveis em água, pois além de conter uma longa cadeia carbônica eles têm caráter apolar isso inviabiliza sua solubilidade porque estruturas polares só solubilizam estruturas polares, o mesmo vale para estruturas apolares [1]. Solubilidade de diferentes álcoois Foi posto 1 ml de solvente (Água ou Hexano) em um tubo de ensaio, foi adicionado o soluto( Compostos Orgânicos, abaixo na tabela) gota a gota dentro do tubo de ensaio, foi observado o que ocorria quando era adicionado o soluto, os resultados de cada tubo de ensaio são representados na tabela abaixo [1]: Resultados: Solubilidade de diferentes álcoois Composto Orgânico Água (Alta Polaridade) Hexano (Apolar) Álcool Metílico Solúvel Solúvel Álcool Etílico Solúvel Solúvel Álcool Propílico Solúvel Solúvel Álcool Isopropílico Solúvel Solúvel Álcool Butílico Insolúvel Solúvel Álcool Terc-Butílico Solúvel Solúvel Solubilidade: A partir da tabela vemos que o único a não ser solúvel em água é o Álcool Butílico isso acontece por causa da sua cadeia carbônica com quatro átomos de carbono na sua cadeia principal, ressaltando também, que tem um composto, o Álcool Terc-Butílico, com a mesma quantidade de carbono em sua estrutura, o fato crucial para sua solubilização é a sua ramificação que o torna solúvel em água. Os demais são solúveis em água, pois a sua parte polar se sobressai a sua parte apolar [1]. Pares miscíveis e imiscíveis A cada par de tubos de ensaio foi posto o solvente, para que ocorram, foi posto 1 ml de cada soluto, para que ocorra a reação o tubo de ensaio foi agitado 10 a 20 segundos, enfim determinando se os compostos são miscíveis ou imiscíveis. Os resultados são postos na tabela abaixo [1]: Resultados: Pares miscíveis e imiscíveis Composto Orgânico Água (Alta Polaridade) Hexano (Apolar) Acetona Miscível Miscível Diclorometano Imiscível Miscível Ácido Benzoico Imiscível ___ Hexano Imiscível ___ Solubilidade: A miscibilidade deste procedimento ocorre devida tanto a Água como o Hexano, serem excelentes solventes um polar e o outro apolar, assim respectivamente, portanto todos os compostos que foram miscíveis em Água, são polares, e todos os outros que foram miscíveis no Hexano são apolares. A propriedade que explica isso é que compostos polares dissolvem compostos polares, e o mesmo ocorre em compostos apolares em outros compostos apolares, contudo compostos polares não são capazes de dissolver compostos apolares. Devido à geometria Tetraédrica do Diclorometano, que anula as forças iônicas o composto se torna apolar assim sendo miscível em outro composto apolar [1]. Solubilidade de ácidos e bases orgânicos Inicialmente foi preparada uma solução de 1 molar de Hidróxido de Sódio, logo após foi diluído o Ácido Clorídrico que passou a ser de 1 normal para verificarmos as suas solubilidade junto ao Ácido Benzoico, no tubo de ensaio [2]. Resultados: Solubilidade de ácidos e bases orgânicos. Composto Orgânico Hidróxido de Sódio Ácido Clorídrico Ácido Benzoico Solúvel (com formação de sal orgânico) Insolúvel Solubilidade: Segundo o Princípio de Le Chátelier, todo sistema em equilíbrio ao sofrer ação de alguma perturbação reage no sentido a neutralizar ou compensar essa ação, issoexplica o fato de que houve a formação de sal orgânico que foi devido a sua neutralização do ácido na base [2]. Conclusão Portanto, foi aplicada a parte teórica de solubilidade na prática em solubilidade de ácidos e bases orgânicos, pares miscíveis e imiscíveis, solubilidade de diferentes álcoois, solubilidade de compostos sólidos, o resultados obtidos foram idênticos aos da literatura, a partir da prática foi constatado que alguns fatores podem interferir na solubilidade como, por exemplo, a polaridade, em compostos polares dissolvem compostos polares e compostos apolares dissolvem compostos apolares, não ocorrerá o inverso disso. Referências 1. PAVIA, D. L.; LAMPMAN, G. M.; KRIZ, G. S.; ENGEL, R.G Química orgânica experimental: técnicas de escala pequena. Porto Alegre: Bookman, 2009. 2. LENZI, E. Química Geral Experimental. 2 ed. Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 2012.
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