Determinação do ponto de fusão e ebulição de substancias solidas e liquidas

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PR
CECE - CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS
 ENGENHARIA QUÍMICA – 2º ANO
 QUÍMICA ORGÂNICA
DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO E EBULIÇÃO
TOLEDO/PR
Maio, 2017
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PR
CECE - CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS
 ENGENHARIA QUÍMICA – 2º ANO
QUÍMICA ORGÂNICA 
Isabella Gomes
Igor Pacheco 
Matheus Fellipe Labigalini Santos
Vinícius klossoski
Victoria Lanzana
DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO E EBULIÇÃO
Relatório entregue como requisito parcial de avaliação da disciplina de Química Orgânica do curso de Engenharia Química da Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Campus Toledo.
Prof. DR. Helton José Wiggers.
Toledo, 22 de Maio de 2017.
INTRODUÇÃO
A matéria possui diversas características que permitem a identificação e diferenciação entre as substâncias e as propriedades derivadas do calor pertencem a esse grupo. Essas características podem ser medidas e observadas sem que ocorra alteração da composição química das mesmas, e podem ser classificadas em duas subcategorias: propriedades físicas e químicas.
São ditas propriedades físicas de uma substância, aquelas que podem ser observadas sem alterar a composição da matéria. Dentre elas estão a temperatura de fusão e ebulição, conhecidas também como propriedades específicas, que são utilizadas para identificar cada substância ou composto. Existe uma relação direta entre estes pontos e as forças intermoleculares, pois quanto mais forte a força intermolecular da substância, maiores serão seus pontos de fusão e ebulição, visto que será necessária mais energia para romper as ligações nas passagens dos estados. (LENZI et al.2004)
Define-se como ponto de fusão de um composto a temperatura na qual a fase sólida está em equilíbrio com a fase líquida. Neste ponto, ou nesta temperatura, um acréscimo de energia (calor) ao sistema é usado pelo mesmo para romper a estrutura sólida e a temperatura permanecer constante. O ponto de fusão é utilizado como um valioso critério de pureza. A presença de impurezas, mesmo em pequenas quantidades na amostra produz uma variação considerável no intervalo de fusão, de forma que cada 1% de impureza diminui aproximadamente 1°C. (CONSTANTINO; SILVA; DONAT, 2004).
O ponto de ebulição é a temperatura em que uma substância passa do estado líquido ao estado gasoso. Neste, a pressão de vapor saturado de um líquido é igual à pressão ambiente (do sistema), a qual pode ser considerada a pressão atmosférica. O ponto de ebulição depende da massa molecular do composto e da força intermolecular existente na substância; quanto maior a massa, maior temperatura será necessária para desprender as moléculas; o mesmo ocorre em relação a grande força de ligação. No processo de ebulição, as ligações químicas que juntam os átomos se "quebram", deixando-os muito mais livres (característica do estado gasoso). Líquidos polares têm a tendência de ferver a temperaturas maiores que os apolares de mesma massa. Seu uso como critério de pureza está relacionado a maiores erros que o PF, principalmente devido sua dependência com a pressão. (UEPG, online)
No decorrer do dia várias transformações envolvendo pontos de ebulição e fusão podem ser observadas, como o mais simples fato da vida cotidiana, o derretimento do gelo e a ebulição da água do café. O gelo que foi retirado do congelador irá começar a derreter, ou seja, a se fundir a 0°C, uma temperatura maior do ele se encontrava antes, portanto suas ligações de hidrogênio foram rompidas. O mesmo ocorre quando a água do café ferve a 100°C, as ligações serão quebradas na temperatura de início da ebulição. 
	
OBJETIVOS
Este experimento tem o objetivo de determinar os pontos de fusão e de ebulição de substâncias desconhecidas. De modo que após a determinação dessas propriedades físicas se faz possível a identificação de todas as substâncias utilizadas, por meio de uma comparação entre os dados encontrados no experimento com dados encontrados na literatura.
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS UTILIZADOS
	 QUADRO 01 – MATERIAIS UTILIZADOS
	Objetos e Vidrarias
	Substâncias
	Tubo de Thiele
	Naftaleno
	Tubos Capilares
	Ácido benzoico
	Tubo de Ensaio
	Substância líquida C
	Elástico
	Substância líquida D
	Termômetro
	Glicerina
	Bico de Bunsen
	
MÉTODOS APLICADOS
3.2.1 PONTO DE EBULIÇÃO
	Iniciou-se o experimento adicionando glicerina em um tubo de Thiele fixado em um suporte universal, até encher o braço do equipamento. Com o auxílio do bico de Bunsen, vedou-se uma das extremidades de um capilar e o colocou dentro do tubo de ensaio que contém um dos líquidos (líquido C ou D). Então, com o auxílio do elástico, prendeu-se o tubo de ensaio a um termômetro, e colocou-se o conjunto em um tubo de Thiele contendo o líquido de banho adequado. Deve-se ter a precaução de deixar o nível do líquido de aquecimento abaixo da entrada do tubo de ensaio.
	Aqueceu-se vagarosamente e observou-se o início da ocorrência de bolhas que escapavam do capilar e percorreram o líquido, anotou-se a temperatura (T1). Quando o surgimento de bolhas tornou-se contínuo, anotou-se a temperatura (T2) e afastou-se a chama. Observou-se que as bolhas cessaram e o líquido começou a entrar no capilar (T3). Anotaram-se as três temperaturas e comparou-as. Repetiu-se o procedimento para o segundo líquido.
3.2.2 PONTO DE FUSÃO
Inicialmente adicionou-se uma pequena quantidade da amostra no tubo capilar (sólido A ou B). Em seguida, fixou-se o tubo capilar ao termômetro, com auxílio de um elástico, tomando o cuidado para que a altura da amostra coincida com o bulbo do termômetro.
	Quando ocorreu certa mudança no sistema anotou-se a temperatura (T1), e quando o sólido ficou totalmente líquido também (T2). Com o resfriamento, a substância fundida voltou para o estado sólido e anotou-se a temperatura (T3) neste momento. Efetuou-se a medida do intervalo de fusão da amostra, ou seja, a temperatura quando se inicia e a temperatura quando a fusão é completa. Tomou-se a precaução de controlar o aquecimento do banho elevando a temperatura aos poucos. Repetiu-se o procedimento para o segundo sólido.
Resultados e discussões
4.1 SUBSTÂNCIAS SÓlidas
A fim de definir as substâncias A e B determinaram-se os pontos de fusão de ambas com o objetivo de identificar qual seria o naftaleno e o ácido benzoico.
Para a determinação do ponto de fusão da substância A, foi colocado uma quantidade do mesmo em um capilar com uma de suas extremidades devidamente fechada e utilizando a força da gravidade deslocou-se o sólido para o fundo do capilar, após esse procedimento foi amarrado o capilar ao termômetro por meio de elásticos, e ambos introduzidos no sistema do tubo de Thiele preenchido com glicerina. O sistema foi aquecido com o bico de Bunsen e após um determinado tempo notou-se que o sólido A começou a borbulhar quando o termômetro marcava 75,0°C, anotamos a temperatura e continuou-se aplicando calor no sistema até atingir 82,0°C na qual a substância tornou-se completamente liquida (fusão total do solido). E então foi retirado o sistema do processo de aquecimento e para acelerar o resfriamento do mesmo utilizou-se um pano úmido em volta do cotovelo do tubo de Thiele, e determinou-se a temperatura que leva novamente a solidificação da substância A que foi observada no termômetro em 75,0°C.
Tabela 01-Resultado da analise do ponto de fusão da substância A
	Início da fusão (T1)
	Fusão total (T2)
	Início da solidificação (T3)
	Média
	Desvio Padrão
	Valor da literatura
	75,0°C
	82,0°C
	75,0°C
	77,3°C
	±4,04
	80,0°C
Analisando os dados obtidos no experimento e comparandocom valores encontrados na literatura (GESTIS SubstanceDatabase do IFA) o valor de fusão do naftaleno é de aproximadamente 80,0°C e o valor experimental encontrado foi de aproximadamente 77,3°C e com um desvio padrão de ±4,04, desse modo conseguimos afirmar que a substância A é o naftaleno.
Repetiu-se o mesmo procedimento com o composto B, encontrando a temperatura que se inicia a fusão (T1) em 101°C, e manteve-se o aquecimento ate atingir a fusão total (T2) a 119°C e após retirar o sistema do aquecimento obteve-se 101°C no momento que começou solidificar novamente.
Tabela 02-Resultado da analise do ponto de fusão da substância B
	Início da fusão (T1)
	Fusão total (T2)
	Início da solidificação (T3)
	Média
	Desvio padrão
	101°C
	119°C
	101°C
	107°C
	±10,4
Após determinar o ponto de fusão do composto B conseguimos analisar os valores experimentais com o encontrado na literatura, e comprovou-se que esse composto trata-se do ácido benzoico, o qual tem ponto de fusão de aproximadamente 122°C e o valor experimental encontrado foi de aproximadamente 107°C com desvio padrão de ±10,4.
Em ambos experimentos foram encontrados valores com certa diferença do valor exato, este erro pode ser explicado pela imprecisão dos equipamentos utilizados e pelas impurezas das substâncias, porém ao calcular o desvio padrão nota-se que as temperaturas encontrados estão no intervalo de erro esperado.
Percebe-se que o ponto de fusão do ácido benzoico é maior do que o naftaleno, isso é explicado ao analisar a geometria de cada molécula e suas respectivas interações intermoleculares.
Figura 2 - Ácido Benzoico (C7H6O2)
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Benzoic-acid-3D-balls.png
Acesso em 22/05/2017 as 19:37
Figura 02- Naftaleno (C10H8) 
Fonte:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Naphthalene-3D-balls.png/200px-Naphthalene-3D-balls.png
Acesso em 22/05/2017 as 19:39
	Observa-se que o naftaleno é um composto formado por dois anéis benzênicos tornando-o uma substância apolar, desse modo a interação entre suas moléculas são do tipo dipolo induzido, a qual é a interação mais fraca. Já o ácido benzoico é uma substância composta por carbonos, hidrogênios e oxigênios, assim as interações intermoleculares presentes entre suas moléculas são ligações de hidrogênio, que são as mais fortes, e também possuem dipolo induzido.
Dessa forma conclui-se que a substância com maior ponto de fusão se trata do ácido benzoico devido à força de interação entre suas moléculas ser maior do que as do naftaleno, de modo que requer mais energia para rompê-las.
Substâncias liquidas
A fim de definir as substâncias C e D determinaram-se os pontos de ebulição de ambas com o objetivo de identificar qual seria o etanol e a acetona.
Para determinação do ponto de ebulição da substância C, completou-se ¼ do tubo com a mesma e mergulhou-se um capilar invertido, feito isso, prendeu-se o tubo de ensaio ao termômetro com um elástico e colocou-se o conjunto no tubo de Thiele. Iniciou-se o aquecimento vagarosamente com a chama do bico de Bunsen no cotovelo do tubo de Thiele, observando que em 48°C as bolhas começaram a percorrer o líquido e aos 68°C se tornaram contínuas, após isso afastou-se a chama. Ao resfriar o sistema, as bolhas cessaram aos 64°C. 
Tabela 03 – Resultados da análise de ponto de ebulição da substância C
	Início da ebulição (T1)
	Ebulição (T2)
	Término da ebulição (T3)
	Média
	Desvio Padrão
	48°C
	68°C
	64°C
	60°C
	±10,6
Após analisar o ponto de ebulição da substância C e comparar os resultados com a literatura, conclui-se que esta trata-se da acetona, a qual tem ponto de ebulição de 56°C e o valor encontrado foi de 60°C com desvio padrão de ±10,6.
Repetiu-se o mesmo procedimento com a substância D. As bolhas começaram a fluir vagarosamente aos 62°C e tornaram-se constantes aos 92°C, após isso afastou-se a chama e cessaram-se as bolhas aos 83°C. 
	Início da ebulição (T1)
	Ebulição (T2)
	Término da ebulição (T3)
	Média
	Desvio Padrão
	62°C
	92°C
	83°C
	79°C
	±15,4
Após analisar o ponto de ebulição da substância D e comparar os resultados com a literatura, conclui-se que esta trata-se do etanol, o qual tem ponto de ebulição de 78,37°C e o valor encontrado foi de 79°C com um desvio padrão de ±15,4.
Ao comparar as substâncias liquidas com as solidas percebe-se que as liquidas se aproximaram mais do valor da literatura do que as sólidas, isso talvez deve-se a diferença do grau de pureza, onde as substâncias liquidas podem ser mais puras do que as sólidas. 
Ao comparar as duas substâncias liquidas nota-se que o etanol tem maior ponto de ebulição do que a acetona, isto deve-se a ligação de hidrogênio que existe na hidroxila, que caracteriza sua função orgânica. Já a acetona possui interações do tipo dipolo induzido, que é uma das mais fracas, ou seja, não requer tanta energia para romper suas ligações. 
 Figura x – estrutra acetona
Fonte: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/propanona-ou-acetona.htm
Acesso em 22/05/2017 às 21:10
 Figura x – estrutura etanol 
Fonte: http://alunosonline.uol.com.br/biologia/alcool.html
Acesso em 22/05/2017 às 21:12
CONCLUSAO
Analisando os resultados obtidos, pode-se concluir que o experimento atingiu o seu objetivo, uma vez que valendo-se da relação entre ligações químicas e pontos de fusão e ebulição pode-se determinar quais compostos estavam sendo examinados. Com isso comprova-se a eficácia da teoria explanada em sala, mostrando assim que as forças intermoleculares possuem uma real influência no comportamento físico dos compostos. 
Quando comparados os dados obtidos com os presentes na literatura, tem se que o valor do ponto de ebulição foi muito próximo deste, aumentando a confiabilidade do experimento, porém, o valor do ponto de fusão determinado não foi tão próximo do esperado quanto o do anterior, o que pode ser explicado pelo fato de os experimentos terem sido realizados em um ambiente não controlado e a possível impureza das substâncias terem influenciado diretamente na realização da prática. 
Referências
Ficha de Informações de Segurança de Produto Químico – FISPQ. Disponível em <http://sanydobrasil.com.br/wp-content/uploads/2015/01/FISPQ-06-Naftalina-Rev-0032.pdf>. Acesso em 15/05/2016.
FISPQ – FICHA DE INFORMAÇÕES DE SEGURANÇA DE PRODUTO QUÍMICO. Disponível em <http://sites.ffclrp.usp.br/cipa/fispq/Acetona.pdf>. Acesso em 15/05/2016.
Ficha de Informações de Segurança de Produto Químico – FISPQ. Disponível em <http://www.fca.unicamp.br/portal/images/Documentos/FISPQs/FISPQ-%20ACIDO%20BENZICO.pdf> Acesso em 15/05/2016.
Acetone-3D. Disponível em <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Acetone-3D-balls.png>. Acesso em 15/05/2016.
Ethanol-3D. Disponível em <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ethanol-3D-balls.png>. Acesso em 15/05/2016.
Water-3D. Disponível em <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Water-3D-balls-A.png?uselang=pt-br>. Acesso em 15/05/2016.
http://www.qca.ibilce.unesp.br/prevencao/produtos/acido_be.html
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