Determinação da temperatura de fusão do naftaleno

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UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA – UNOESC
Darlan Mateus Seganfredo
Edinei Kugelmeier
Edson Raul Masson
Gabriel Francisco Marcos
Aula prática nº 2: Determinação da temperatura de fusão do naftaleno
Joaçaba
2015
Darlan Mateus Seganfredo
Edinei Kugelmeier
Edson Raul Masson
Gabriel Francisco Marcos
Aula prática nº 2: Determinação da temperatura de fusão do naftaleno
Relatório apresentado como parte das exigências da disciplina Química Experimental I, do curso de Engenharia Elétrica da Universidade do Oeste de Santa Catarina, Campus de Joaçaba.
Orientadora: Ane Cristine Maria Carrafa
Joaçaba
2015
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO
O naftaleno (C10H8) uma substância sintética um hidrocarboneto popularmente conhecido como naftalina, foi usado no nosso experimento com objetivo de observar a mudança de estado físico da matéria e determinar o grau pureza de uma substância.
Esse relatório vai abordar a aula prática de temperatura de fusão do naftaleno. Com base no resultado do experimento será determinado seu ponto de fusão e solidificação e calculado seu grau de pureza. Em seguida os resultados serão analisados e comparados com os dados do fabricante. 
2. OBJETIVOS 
Todo o experimento realizado tem como objetivo os seguintes itens abaixo:
Plotar o gráfico de aquecimento e resfriamento de uma substância;
Determinar a pureza aproximada da substância e comparar com a apresentada pela fabricante;
Concluir se a substância é pura ou impura aos padrões do rótulo.
3. REFERENCIAL TEÓRICO
Um conjunto de átomos com as mesmas propriedades químicas constitui um elemento químico, as substâncias. Essas, por sua vez, se caracterizam por uma porção desses átomos. As substâncias se unem e formam as misturas.
3.1 Substância pura
Segundo Feltre ( 2004, p.29) “Substância pura (ou simplesmente substância, ou, ainda, espécie química) é um material único, isento de outros materiais e que apresenta constantes físicas bem definidas.”
É muito difícil encontrar substâncias puras livres na natureza. Em geral, elas são produzidas em laboratório, por processos de fracionamento de misturas ou métodos de purificação.
3.2 Misturas
De acordo com Feltre ( 2004, p.30): “Ao contrário das substâncias puras, as misturas não apresentam constantes físicas definidas.”
Misturas são formadas por duas ou mais substâncias e se classificam em homogênea ou heterogênea, dependendo da natureza de seus constituintes, uma vez que toda mistura homogênea é uma solução.
O ar que respiramos é uma mistura homogênea de vários componentes, entre eles nitrogênio e oxigênio.
Em grande parte das vezes, a mistura mesmo apresentando mais elementos em sua constituição mantém a mesma aparência e é praticamente impossível distinguir as substâncias puras das misturas. Pode-se diferenciar uma da outra de algumas maneiras.
Misturas são materiais cujas propriedades físicas não são constantes, mas variam mesmo numa determinada temperatura e pressão. Assim, basta medir as propriedades físicas, como os pontos de fusão e ebulição e a densidade. Caso apresentem-se constantes e bem definidas, trata-se de uma substância pura (no caso da água destilada, em 4ºC, a sua densidade será de 1,0 g/cm3 e, ao nível do mar, os pontos de fusão e ebulição serão de 0ºC e 100ºC, respectivamente).
No entanto, se forem apresentadas variações, trata-se de uma mistura. Se aquecer a mistura de água com sal para verificar o ponto de ebulição, verá que durante a mudança do estado líquido para o gasoso a temperatura não irá permanecer constante, como acontece com a água destilada, que se mantém em 100 ºC até que todo líquido vire vapor.
3.3 Grau de pureza de uma substância
Para se descobrir o grau de pureza de uma substância, comumente é utilizado o método da fusão e solidificação. “Congelamento e fusão são processos opostos e, para qualquer substância, estes ocorrem na mesma temperatura enquanto o sistema estiver em equilíbrio [...]”.( RUSSELL;John B., 1994, p.471)
Segundo RUSSEL (1994, p.475) a fusão de um sólido ocorre da seguinte maneira: 
[...]Com o contínuo fornecimento de calor ao sólido, as vibrações de suas moléculas tornam-se gradativamente mais violentas, até que finalmente as forças entre as moléculas não são mais tão fortes para mantê-las unidas. Nesse ponto, as moléculas na superfície do cristal começam a se distanciar de suas vizinhas, e o sólido começa a fundir [...].
4. METODOLOGIA
4.1 MATERIAIS UTILIZADOS
Para realização do experimento foram utilizados:
Bico de Bunsen
Tripé
Tela de amianto
Termômetro de mercúrio
Tubo de ensaio
Pisseta com água destilada
Garra
Rolha de borracha
Suporte universal
Naftaleno
Fósforo
Béquer
4.2 PROCEDIMENTOS
Após acompanhar a explicação do experimento feita pela professora e receber as orientações necessárias, iniciou-se a preparação do local de realização, não foi necessária a busca por materiais, já que todos se encontravam no ambiente experimental. O tubo de ensaio continha o naftaleno e o termômetro de mercúrio fixado com a rolha de borracha em seu interior. O bico de Bunsen e a tela de amianto já estavam previamente preparados para o experimento.
Iniciou-se a parte experimental com a preparação do béquer de 150 ml, no qual foram colocados 100 mL de água destilada que estava contida na pisseta. Para manter o tubo de ensaio com o naftaleno e o termômetro estável e preso uma distância sempre igual dos materiais de aquecimento foi necessária a sua fixação no suporte universal, após isso a parte inferior do tubo de ensaio foi cuidadosamente colocada no béquer contendo água, cuidando para que o mesmo não tocasse no fundo do recipiente.
Após a etapa inicial, acendeu-se o fogo cuidadosamente no bico de Bunsen, que foi regulado para emitir uma chama pequena e estável, para que o aquecimento acontece de forma lenta e gradual para que as variações de temperatura pudessem ser registradas de forma mais eficaz dentro do tempo estipulado. 
Assim começou a principal etapa do experimento, após iniciar o aquecimento e esperar o termômetro marcar que a temperatura chegou aos 60° C, começou-se a anotar a temperatura que a substância se encontrava a cada 30 segundos, sendo esse valor lançado em uma tabela para posteriormente a elaboração do gráfico. Chegando na temperatura de 75ºC após 2,5min de aquecimento foi possível perceber uma primeira gotícula do material se transformando em líquido, dando início à fusão do naftaleno. Chegando aos 87º C depois de 4,5 min de aquecimento todo o material havia passado do estado sólido para o líquido, indicando que o processo de fusão havia terminado por completo. Então o bico de Bunsen deveria ser desligado.
Quando a temperatura chegou aos 90ºC, deu-se início à etapa final do experimento, desligou-se o bico de Bunsen e esperou-se a temperatura parar de subir e voltar aos 90ºC para começar a anotar a queda de temperatura do material novamente de 30 em 30 segundos, buscando assim o ponto de solidificação, onde o líquido voltaria a ser sólido. Aos 78ºC verificou-se que os primeiros cristais sólidos do material haviam se formado depois de 6min de resfriamento, e depois de 15 min desde o inicio da marcação do tempo do resfriamento o material chegou à temperatura de 69ºC e o mesmo já havia passado totalmente para o estado sólido, e assim o experimento foi finalizado
Após o fim do experimento, retirou-se o tubo de ensaio do suporte universal e limpou-se o béquer, bem como o ambiente experimental, deixando-o do mesmo jeito que foi encontrado antes do início do experimento.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Após toda a parte prática do experimento, iniciou-se a análise dos resultados através dos dados obtidos com o aquecimento e resfriamento da amostra de naftaleno. As tabelas obtidas no decorrer do experimento, continham o tempo o necessário para que a amostra atingisse tal temperaturae se pudesse se visualizar sua mudança de estado. As tabelas de aquecimento (fusão) e resfriamento (solidificação) com os seus respectivos gráficos:
	Tempo (min)
	Temperatura ºC
	 0
	60
	0,5
	64
	1
	67
	1,5
	70
	2
	72,5
	2,5
	75
	3
	77
	3,5
	79
	4
	82
	4,5
	87
	5
	90
Tabela 01 - Aquecimento do naftaleno Tabela 02 – Resfriamento naftaleno
	Tempo (min)
	Temperatura ºC
	0
	90
	0,5
	89
	1
	88
	1,5
	86
	2
	85
	2,5
	84
	3
	82,5
	3,5
	80,5
	4
	79
	4,5
	78
	5
	77
	5,5
	78 
	6
	78
	6,5
	78
	7
	77,5
	7,5
	77,2
	8
	77
	8,5
	77
	9
	76,5
	9,5
	76,2
	10
	76
	10,5
	75,5
	11
	75
	11,5
	74,5
	12
	74
	12,5
	73,5
	13
	71
	13,5
	70,5
	14
	70
	14,5
	71
	15
	69
	15,5
	68,5
	16
	67,5
	16,5
	66
	17
	64,5
	17,5
	62
	18
	61
	18,5
	61
	19
	60
Fonte: Os autores
Fonte: Os autores
De posse desses dados e sabendo que o início da fusão do material, quando apresentou a formação das primeiras gotículas de material líquido foi no tempo de 2,5 minutos a uma temperatura de 75ºC e o termino de sua fusão, quando todo o material já se encontrava na forma de líquido, no tempo de 4,5 minutos a uma temperatura de 87ºC, desenvolveu-se o gráfico com a curva de aquecimento da amostra. 
Gráfico 01 – Aquecimento amostra de naftaleno
Temperatura °C
	Fonte: os autores
Sabendo que uma substância pura mantém a mesma temperatura desde o início de seu processo de fusão até o seu final, onde todo o material se torna líquido, gerando assim uma linha reta paralela ao eixo do tempo por esse período, conclui-se que o naftaleno usado para o experimento não é totalmente puro por haver uma variação de 12ºC desde o início de sua fusão até o seu termino.
Calculou-se então a porcentagem de impureza do naftaleno usado através da diferença de temperatura entre a informação concedida pelo fabricante e a obtida através do experimento da seguinte forma:
79 ºC a 84ºC (faixa de fusão do material informada pelo fabricante) – 75ºC (temperatura do início da fusão da amostra usada), então: 79– 75 = 4,0. Desse modo conclui-se que a amostra usada era 4,0% impura, ou seja, possuía uma pureza de 96,0 %. Verificamos que a porcentagem de pureza informada pelo fabricante era de 98% o que não correspondeu com o valor encontrado.
Do mesmo modo que o aquecimento foi plotado o gráfico do resfriamento da amostra de naftaleno no intuito de provar a veracidade das informações obtidas no primeiro gráfico, como a variação de temperatura entre inicio e final de solidificação e a curva de resfriamento. Sabendo-se que o início da solidificação com a presença dos primeiros cristais ocorreu aos 6 minutos a uma temperatura de 78ºC e a solidificação completa ocorreu aos 15 minutos a uma temperatura de 69ºC, resultando no seguinte gráfico:
Gráfico 02 – Resfriamento amostra de naftaleno
Temperatura °C
		Fonte: os autores
Com o gráfico de resfriamento provamos novamente que a substância usada não era 100% pura devido a uma variação de temperatura entre o início e fim do processo de solidificação, e uma linha não paralela ao eixo do tempo durante esse período.
6. CONCLUSÃO
Se observarmos as curvas de aquecimento e resfriamento da amostra de naftaleno veremos que ocorre variação de temperatura nos processo de fusão e solidificação, apresentando um ponto inicial e final de mudança de estado em função da temperatura, desse modo conclui-se que o naftaleno utilizado na experiência é impuro.
Verifica-se ainda que os dados de pureza informados pelo fabricante que corresponde a 98% estão incorretos, pois segundo nossos cálculos o grau de pureza foi de 96%.
Esse experimento nos possibilitou aplicar os conhecimentos aprendidos na em sala de aula na prática. O grupo atingiu o seu objetivo no trabalho, e teve um aprendizado significativo.
REFERÊNCIAS
RUSSELL, John B. Química geral. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994. 621 p.
Feltre, Ricardo . Química. 6. ed. São Paulo : Moderna, 2004. 384p.
Alves, Líria. Misturas e Substâncias puras. Portal Brasil Escola Disponível em: <http://www.brasilescola.com/quimica/mistura-e-substancias-puras.htm> Acesso em: 29 mar 2015.
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