1 Atividade do Solvente em Soluções Não Ideais original

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
Atividade do Solvente em Soluções não ideais 
Professor: Amary Cesar 
Disciplina: Físico-química experimental C II 
Turma: PF2
Alunos: Jade Lomeo 
Belo horizonte
Introdução
As propriedades coligativas estão relacionadas com a variação na desordem do solvente e depende somente da quantidade de materia presente de um soluto e não da sua natureza. Um soluto é capaz de modificar as propriedades físicas da solução pois ele induz um grau de desordem que não se encontrava no solvente puro. Essas variações podem causar diversos efeitos como a elevação do ponto de ebulição de uma solução ou o abaixamento do ponto de congelamento. Essas mudanças são proporcionais a molalidade , beb , do soluto: 
 ΔTeb  = Kebbeb   ΔTf  = Kfbeb 
Uma utilidade do abaixamento do ponto de congelamento, portanto do abaixamento do ponto de fusão do sólido puro, é o seu uso em química orgânica para avaliar a pureza de uma amostra, já que a presença de uma impureza diminui o ponto de fusão de uma substância em relação ao seu valor tabelado.
Muitas soluções sofrem um desvio do comportamento de solução diluída ideal quando a concentração do soluto atinge um pequeno valor. A atividade, aj, de uma substância é definida de forma que a expressão: é sempre verdadeira em qualquer concentração, tanto para o solvente quanto para o soluto.
Em soluções ideais, aA = xA, a atividade de cada componente é igual à sua fração molar. Para soluções diluídas ideais, aA = [B], e a atividade do soluto corresponde ao valor numérico de sua concentração molar. Para soluções não ideais escrevemos: 
 aA= yA xA aB= yB[B]
onde y é o chamado coeficiente de atividade.
Tendo em vista que a diferença dos potenciais químicos do sólido e líquido é igual a , e utilizando a equação de Gibbs-Helmholtz, d(G/T)/d(T)=-H/T², temos a seguinte relação: 
 
 	
Objetivo
	Determinar a temperatura de fusão da água pura e de soluções de sacarose e atividade de um solvente presente em uma solução não ideal
Materiais Utilizados
	Tubo de ensaio, garrafa térmica, termômetro digital, bureta, sal grosso, gelo, soluções aquosas de diferentes concentrações de sacarose, água destilada, cronômetro, agitador.
Procedimento 
Primeiramente foi preparado o banho de gelo, com gelo picado e sal na proporção 4:1. Em seguida essa mistura congelante foi transferida para a garrafa térmica.
Colocou-se 25 mL de água destilada em um tubo de ensaio e então ele foi colocado na garrafa términca, de forma que o termomêtro e o agitador estivessem em contato com a água.
A temperatura foi medida de 15 em 15 seg até atingir uma estabilidade, indicando o ponto de congelamento.
Os procedimentos anteriores foram repetidos para as soluções de sacarose 0,8 mol/ kg e 1,4 mol/ kg.	
Resultados e Discussões
	Foram analisados os dados da temperatura de resfriamento da água em função do tempo.
Tabela 1- Temperatura da água pura medida durante o resfriamento 
	H2O Destilado
	Tempo(s)
	Temperatura(oC)
	0
	14
	15
	8,9
	30
	8,1
	45
	7,6
	60
	7,2
	75
	6,3
	90
	6,3
	105
	5,8
	120
	5,3
	135
	4,8
	150
	4,8
	165
	4,3
	180
	3,8
	195
	3,8
	210
	3,3
	225
	2,8
	240
	2,8
	255
	2,2
	270
	2,2
	285
	1,6
	300
	1,6
	315
	1,6
	330
	1,1
	345
	1,1
	360
	1,1
	375
	1,1
	390
	0,9
Através da temperatura de congelamento medida de 0,9º C foi possível obter uma calibração do termomêtro, tendo em vista que a temperatura de congelamento da água é de 0º C.
Na tabela a seguir estão os dados obtidos no resfriamento da amostra de Sacarose com massa 6,8402g e concentração de 0,8 mol /kg.
Tabela 2- Temperatura da solução aquosa de sacarose 0,8 mol/kg medida em função do tempo durante o resfriamento.
	
	Tempo(s)
	Temperatura(oC)
	0
	17
	15
	13,8
	30
	10,9
	45
	9,7
	60
	8,3
	75
	7,4
	90
	6,3
	105
	4,8
	120
	3,8
	135
	2,8
	150
	2
	165
	1,6
	180
	0,5
	195
	0
	210
	-1,3
	225
	-2
	240
	-1,3
	255
	-0,7
	270
	-0,7
	285
	-0,7
	300
	-0,7
	315
	-0,7
	330
	-0,7
	345
	-0,7
 
 
Através dos dados da Tabela 2 foi feito um gráfico onde é possível obter a temperatura de fusão da amostra.
Analisando o gráfico é possível notar uma variação na tendência da curva, e interceptando as linhas entre essas duas tendências se obtem o valor da temperatura de fusão da amostra. Para uma leitura bem precisa foram igualados as equações dessas tendências.
-0,0922x + 14,805= -0,0064x + 1,0747
X= 160 segundos 
Y= 0,053º sendo essa a temperatura de fusão da amostra.
Para o cálculo da atividade do solvente foi utilizada a seguinte relação:
Considerando, ,, 
Usando a temperatura obtida em Kelvin, o valor encontrado de atividade do solvente foi : 
Para a segunda amostra de sacarose, com 11,9708 de massa e concentração de 1,4 mol /kg, foi feito o mesmo procedimento e os valores experimentais obtidos encotram-se na seguinte tabela.
Tabela 3- Temperatura da solução aquosa de sacarose 1,4 mol/ kg medida em função do tempo durante o resfriamento.
	
	Tempo(s)
	Temperatura(oC)
	0
	9,7
	15
	8,7
	30
	7,2
	45
	6,3
	60
	4,8
	75
	3,8
	90
	3,1
	105
	2,5
	120
	1,6
	135
	1,1
	150
	1,1
	165
	0,5
	180
	0
	195
	-0,2
	210
	-0,7
	225
	-0,7
	240
	-1,3
	255
	-0,9
	270
	-1,3
	285
	-2
	300
	-2
	315
	-2,2
	330
	-2,7
	345
	-2,9
	360
	-2,9
	375
	-2,7
	390
	-2,9
	405
	-2,7
	420
	-2,7
	435
	-2,9
	450
	-2,9
	
	
 
Através dos dados da Tabela 3 foi feito um gráfico onde é possível obter a temperatura de fusão da amostra.
Fazendo uma analise do gráfico é possível notar novamente uma variação na tendência da curva, e interceptando as linhas entre essas duas tendências se obtem o valor da temperatura de fusão. Do mesmo modo que foi feito anteriormente, foram igualados as equações dessas tendências.
-0,0651x + 9,2764 = -0,0141x + 2,742
X= 128 segundos
Y= 0,935º C sendo essa a temperature de fusão da amostra.
Da mesma forma que se calculou atividade para a primeira amostra consegui-se obter a atividade da segunda amostra que foi de .
Foi observado nos gráficos a elevação da temperatura logo após a temperatura de fusão das amostras. Esse fato pode estar relacionado com a fase metaestável, em que a solução atinge a temperatura de fusão mas continua no estado líquido e decaindo a temperatura até que alguma perturbação atinja o sistema. Dessa forma ele então muda de fase, elevando sua temperatura novamente devido a cristalização.
Possíveis erros experimentais podem estar associados a abertura da garrafa térmica durante o resfriamento para adição de mais gelo, gerando uma alteração não esperada no resfriamento, ou até mesmo a precisão da leitura do termomêtro.
Conclusão
Foi possível, através da realização desse experimento, constatar os efeitos causados pela presenção de um soluto em um solvente em relação a um solvente puro, concluindo que a adição deste está diretamente relacionada a diminuição da temperatura de fusão do líquido. A atividade também se relaciona a essa variação de temperatura, tendo em vista que ela é necessaria para analises de soluções não ideais.