Determinação do teor de álcool na gasolina

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

EDNEA BARBOSA DE ALMEIDA 
EDUARDO RODRIGUES DA SILVA 
GABRIEL TONETTI DE BULHÕES 
LAILA MEIRA RODRIGUES 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ÁLCOOL NA GASOLINA 
 
 
 
Relatório apresentado à disciplina de Química I, 
do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental do 
Instituto Federal do Espírito Santo, como requisito 
parcial para avaliação. 
 
Orientador: Prof. Alex dos Santos Borges. 
 
 
 
 
 
 
 
Vitória 
2016 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 3 
1.1 FORÇAS INTERMOLECULARES ..................................................................... 3 
1.1.1 Forças de London ........................................................................................ 3 
1.1.2 Forças dipolo-dipolo ou dipolo permanente ................................................. 4 
1.1.3 Forças íon-dipolo ......................................................................................... 5 
1.1.4 Ligação de hidrogênio .................................................................................. 5 
1.2 GASOLINA ......................................................................................................... 6 
2 OBJETIVOS ............................................................................................................. 7 
3 MATERIAIS E REAGENTES .................................................................................... 8 
4 PROCEDIMENTOS .................................................................................................. 8 
4.1 PROCEDIMENTOS DO MÉTODO 1 – ANÁLISE ABSOLUTA DE NaCl ........... 8 
4.2 PROCEDIMENTOS DO MÉTODO 2 – ANÁLISE ABSOLUTA COM H2O ......... 8 
4.3 PROCEDIMENTOS DO MÉTODO 3 – ANÁLISE COMPARATIVA ................... 9 
4.3.1 Procedimento para calibração do picnômetro .............................................. 9 
4.3.2 Realização do procedimento 3 .................................................................... 9 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 10 
6 CONCLUSÃO ......................................................................................................... 12 
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 13 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 FORÇAS INTERMOLECULARES 
 
A fase gasosa corresponde ao estado mais simples da matéria. Nessa fase, as 
moléculas encontram-se mais afastadas umas das outras. Com isso, as interações 
entre as moléculas será menor no gás do que nas fases líquida ou sólida. Ou seja, 
segundo Barbosa (p. 16) “as moléculas são mantidas unidas nas fases condensadas 
(nome genérico dado as fases líquidas e sólidas) por meio de interações 
denominadas forças intermoleculares”. Essas forças estão relacionadas ao estado 
físico da matéria e a grande parte de suas propriedades. 
As forças intermoleculares são genericamente denominadas de forças de Van der 
Waals em homenagem ao físico holandês Johannes Van der Waals que, em 1873, 
propôs a existência dessas forças. As atrações existem tanto em substâncias 
formadas por moléculas polares como por apolares, mas nessas últimas a 
explicação foi dada por Fritz London apenas em 1930. 
1.1.1 Forças de London 
 
Essas forças são de fraca intensidade e ocorrem em todos os tipos de moléculas, 
pois surgem da atração entre dipolos elétricos instantâneos de moléculas vizinhas, 
mas são as únicas que ocorrem entre as moléculas apolares. São decorrentes da 
distorção momentânea da nuvem eletrônica das moléculas, como mostra a figura 1. 
Quando as moléculas apolares estão no estado sólido ou líquido, devido à 
proximidade existente entre elas, as atrações e repulsões entre seus elétrons e 
núcleos podem distorcer suas nuvens eletrônicas, originando, momentaneamente, 
polos negativos e positivos. Uma molécula polar pode também atrair uma molécula 
apolar, por meio da interação dipolo-dipolo induzido. 
 
 
 
 
4 
 
Figura 1 - Distorção momentânea da nuvem eletrônica 
 
 
Fonte: BARBOSA, 2004. 
 
1.1.2 Forças dipolo-dipolo ou dipolo permanente 
 
Esse tipo de interação é característico de moléculas polares. E tem origem na 
atração da extremidade positiva de uma molécula pela extremidade negativa de 
outra. quanto maior a polaridade de uma molécula, mais intensas serão as 
interações dipolo-dipolo na substância. 
 Se a substância estiver na fase sólida, a formação do dipolo permanente orienta a 
posição de cada molécula no espaço, formando cristais dipolares. Essa força 
intermolecular é de intensidade média, pois se apresenta mais forte que a força de 
atração dipolo induzido-dipolo induzido, porém menos intensa que a ligação de 
hidrogênio. Por isso que seus pontos de fusão e ebulição são maiores que os das 
substâncias que possuem força de dipolo induzido. A figura 2 esquematiza a força 
dipolo permanente. 
Figura 2 - Interação dipolo-dipolo 
 
5 
 
1.1.3 Forças íon-dipolo 
 
Esse tipo de interação ocorre quando compostos iônicos são dissolvidos em 
solventes polares como água ou álcool. Essa força ocorre devido à atração 
eletrostática entre os íons positivos e a parte negativa da molécula do solvente, e 
entre os íons negativos e a parte positiva da molécula do solvente (BARBOSA, 
2004). A figura3 ilustra essa interação. 
Figura 3 – Solução de NaCl e H2O 
 
Fonte: BARBOSA, 2004. 
1.1.4 Ligação de hidrogênio 
 
Paulling (1939 apud BARBOSA 2004, p. 20) dá a seguinte descrição de ligação de 
hidrogênio: 
Sob certas condições, um átomo de hidrogênio é atraído por forças 
relativamente fortes, por dois átomos, em vez de apenas um, de modo que 
pode considerar-se que ele está atuando como ligação entre esses dois 
átomos. Isto é chamado ligação de hidrogênio. 
Em algumas moléculas pode ocorrer a formação de ligação de hidrogênio 
intramolecular, ou seja, a ligação ocorre não entre duas moléculas, mas entre o 
doador e o aceptor de ligação de hidrogênio pertencentes a uma mesma molécula. 
A ligação de hidrogênio normalmente predomina sobre os outros tipos forças 
intermoleculares, devido à sua força. Ocorre mais comumente em moléculas que 
apresentam átomos de hidrogênio ligados a átomos de flúor , oxigênio e nitrogênio, 
6 
 
que são altamente eletronegativos e, por isso, originam dipolos bastante 
acentuados. A figura 4 ilustra a ligação de hidrogênio na molécula da água. 
 
Figura 4 - Representação da ponte de hidrogênio na molécula de água 
 
Fonte: http://quimicaavante.blogspot.com.br/2012_08_01_archive.html 
1.2 GASOLINA 
 
Através da destilação do petróleo, obtêm-se diversas frações que são usadas como 
combustível, entre elas a gasolina. A composição do petróleo pode variar de uma 
região para outra, mas normalmente, em torno de 20% de um barril corresponde a 
hidrocarbonetos que entram na constituição da gasolina (BARBOSA, 2004). 
A gasolina é composta basicamente por hidrocarbonetos aromáticos, olefínicos e 
saturados formados por cadeias carbônicas com 4 a 12 átomos de carbono, 
podendo conter também compostos de enxofre, nitrogênio e metais de baixa 
concentração. 
De acordo com a Agência Nacional do Petróleo (ANP), o percentual obrigatório de 
etanol anidro combustível na gasolina comum é, a partir da zero hora do dia 16 de 
março de 2015, de 27% enquanto a gasolina premium deve-se adicionar 25% de 
etanol anidro combustível, conforme disposto na Resolução do Conselho 
Interministerial do Açúcar e do Álcool (Cima) nº 1, de 4 de março de 2015, publicada
no Diário Oficial da União em 6 de março de 2015. 
 
7 
 
2 OBJETIVOS 
 
Compreender as forças intermoleculares e determinar a porcentagem do álcool na 
gasolina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
3 MATERIAIS E REAGENTES 
 
A tabela 1 apresenta os materiais e reagentes utilizados na prática em questão. 
Tabela 1 – Materiais e reagentes 
 
3 Provetas (25mL) 
 
Gasolina (24mL) 
Cloreto de Sódio (12mL) Água destilada (12mL) 
3 Pipetas de posteur 3 Béqueres (100mL) 
Picnômetro 
 
Termômetro 
 
Béquer de descarte (1000mL) Conta-gotas 
 
 
4 PROCEDIMENTOS 
4.1 PROCEDIMENTOS DO MÉTODO 1 – ANÁLISE ABSOLUTA DE NaCl 
 
 Colocou-se 12mL de gasolina em uma proveta de 25mL (verificando-se 
perpendicularmente o menisco) previamente limpa e seca; 
 Adicionou-se a solução de cloreto de sódio saturada até completar o volume 
de 24mL na proveta já contendo a gasolina, com o auxilio da Pipeta de 
Pasteur, até atingir a marca referida; 
 Tampou-se a proveta utilizando a palma da mão, em seguida realizou-se 
sucessivas inversões da proveta com o conteúdo, com o objetivo de misturar 
as camadas da solução aquosa e a gasolina; 
 Esperou-se aproximadamente 3 minutos para que ocorresse separação 
completa das duas camadas; 
 Anotou-se o volume da fase aquosa, em mL. 
 
4.2 PROCEDIMENTOS DO MÉTODO 2 – ANÁLISE ABSOLUTA COM H2O 
 
 Transferiu-se 12mL de gasolina em uma proveta de 25mL; 
9 
 
 Adicionou-se água destilada até completar o volume de 24mL na proveta já 
contendo a gasolina, com o auxílio da Pipeta de Pasteur, até atingir o volume 
referido; 
 Tampou-se a proveta utilizando a palma da mão, em seguida realizou-se 
sucessivas inversões da proveta com o conteúdo, com o objetivo de misturar 
as camadas de água e gasolina; 
 Esperou-se aproximadamente 3 minutos para que ocorresse separação 
completa das duas camadas; 
 Anotou-se o volume da fase aquosa, em mL. 
 
4.3 PROCEDIMENTOS DO MÉTODO 3 – ANÁLISE COMPARATIVA 
4.3.1 Procedimento para calibração do picnômetro 
 
 Pesou-se o picnômetro limpo e seco, com o termômetro e sem a tampa, na 
balança semi-analítica (precisão ±0,01g); 
 Preencheu-se o picnômetro com água destilada do béquer utilizando a pipeta 
de Pasteur; 
 Secou-se cuidadosamente a superfície externa do picnômetro com um papel 
absorvente; 
 Pesou-se o picnômetro com a água destilada e anoutou-se a massa obtida; 
 Determinou-se a massa da água contida no picnômetro, e posteriormente 
calculou-se o volume interno do picnômetro tendo como referência a 
densidade da água; 
 
4.3.2 Realização do procedimento 3 
 
 Retirou-se a porção de gasolina da proveta usando a pipeta de Pasteur, 
transferindo este conteúdo para um béquer utilizado para o descarte, até que 
esta porção fosse totalmente retirada; 
 Coletou-se, com outra pipeta de Pasteur a solução de água + álcool, e 
transferiu-se para o picnometro até atingir sua capacidade; 
 Encaixou-se o termômetro no picnometro; 
10 
 
 Pesou-se o picnômetro com a água + álcool; 
 Determinou-se a densidade da solução aquosa (água + álcool), tendo como 
referência o volume interno do picnômetro obtido da calibração do mesmo; 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Conforme a regra de solubilidade - uma substância polar dissolve melhor outra 
substância polar e o mesmo acontece entre substâncias apolares - dessa forma o 
álcool etílico (C2H5OH), é uma substância que possui na molécula uma parte polar 
e outra parte apolar, sendo que o grupo etila (C2H5) é apolar e interage com as 
moléculas de gasolina (que também são apolares), já o grupo hidroxila (OH) é polar 
e faz com que o álcool seja solúvel também em água (H2O). 
Constatou-se por meio do método 2 (análise absoluta com H2O) que a água 
interagiu com a gasolina comercial extraindo o etanol (onde o álcool migra para a 
fase aquosa, aumentado a quantidade dessa fase líquida). Tal separação se justifica 
pelo fato do etanol possuir, em sua molécula uma parte apolar (grupo etila) e outra 
polar (hidroxila): a parte apolar é atraída pela gasolina, também apolar, através da 
força intermolecular de dipolo-induzido, porém a parte polar (hidroxila) é atraída 
pelas moléculas de H20, que também são polares, por meio das ligações de 
hidrogênio, que por sua vez são mais fortes que de dipolo-induzido. Através da 
alteração no volume da fase mais clara foi possível determinar a quantidade de 
etanol presente na gasolina, como mostra a tabela 2. 
Tabela 2 - Comparação dos resultados obtidos nas diferentes análises 
Tipo de análise Medida da fase água-
etanol (mL) 
Teor alcoólico (%) 
 
Com NaCl (método1) 
 
18,40 
 
48,30 
 
Com H2O (método2) 
 
17,82 
 
53,30 
 
Análise comparativa 
(método3) 
9,64 21,91 
 
11 
 
Cabe considerar também que as fases líquidas observadas (figura 5) são 
posicionadas de acordo com a densidade: a gasolina menos densa situou-se na 
parte superior da proveta, já a fase água-etanol mais densa na parte inferior, além 
disso, as distintas tonalidades permitiram uma visualização da ação. 
 
Figura 5 - Análises 1 e 2 após o repouso 
 
 
 
Verificou-se que a análise absoluta com o Cloreto de Sódio (Na Cl), que é um 
composto iônico que dissociam formando íons Na+ e Cl- , apresentou maior 
precisão, que se justifica pelo fato das ligações de Hidrogênio terem sido 
potencializadas (aumento da polaridade e, portanto, a atração entre as moléculas), 
extraindo dessa forma uma maior quantidade de etanol da gasolina se comparada 
com a análise absoluta com H2O. Conforme apresentado anteriormente, verifica-se 
que a diferença de volume entre ambas é de 0,58 mL. 
12 
 
Através da realização do método 3 (análise comparativa), determinou-se que a 
densidade da solução etanol-água foi de 0,952. Obteve-se, então o teor de álcool 
igual a 21,91%, utilizando-se da fórmula: 
d= 1,000 – 0,00219 x T 
Sendo d a densidade da solução etanol-água (em g/mL) e T o teor de álcool (% em 
volume) 
O valor obtido encontra-se dentro dos padrões estabelecidos pela ANP. Nota-se, 
porém, grande discrepância deste valor em relação aos valores obtidos nos métodos 
1 e 2. Essa diferença pode ser justificada pelo fato de que as provetas não são 
instrumentos precisos para a determinação de volumes, pois pode haver erros em 
suas graduações. Já o picnômetro se mostra bastante eficaz para esse tipo de 
experimento, pois é um instrumento de alta precisão na determinação de volumes. 
6 CONCLUSÃO 
 
De acordo com os experimentos realizados, conclui-se que a amostra de gasolina 
encontra-se de acordo com as exigências da legislação da ANP, no que diz respeito 
ao seu teor alcoólico. 
A aplicação das Propriedades físicas e conceitos químicos por meio desses 
experimentos permitiu uma contextualização da teoria com a prática, o que 
possibilita uma aprendizagem significativa ao graduando. Tendo em vista que tais 
conhecimentos são pertinentes ao futuro engenheiro sanitarista e ambiental, pois é 
comum em sua área de atuação a realização de análise de qualidade, determinação 
do teor de impurezas, assim como avaliação da presença de substancias químicas 
na água, leite, solo, ar, entre outros. 
 
 
 
 
 
13 
 
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
BARBOSA, Luiz Cláudio de Almeida. Introdução à química orgânica. São Paulo: 
Prentice Hall, 2004 
BRASIL. Resolução nº 1, de 4 de março de 2015. Resolução do Conselho 
Interministerial do Açúcar e do Álcool. Disponível em: 
<http://nxt.anp.gov.br/NXT/gateway.dll/leg/folder_resolucoes/resolucoes_cima/2015/r
cima%201%20-%202015.xml> Acesso em: 8 mai. 2016.