Prática 5 - Ligações Química

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Universidade Federal de São Carlos
Campus Sorocaba
 
Introdução às Práticas Laboratoriais
Prática 05 – Ligações Químicas
Docente: Luciana Camargo de Oliveira
Grupo: Franciny Rodrigues 	 R.A.: 
 	 Luana Rodrigues 		R.A.:
 	
Data do Experimento: 17/04/2015
Data da Entrega: 24/04/2015
Introdução 
Em muitas substâncias, os átomos são agrupados ou reunidos em agregados de átomos de números incontáveis. Tal agregado é chamado de molécula e o termo geralmente é um número comparativamente pequeno de átomos. No interior de uma molécula, os átomos componentes permanecem juntos por forças chamadas ligações químicas. (Russel,1929).
Ligações químicas são forças de atração fortes entre íons ou átomos. As ligações intramoleculares são as ligações iônicas, covalentes e metálicas. Uma ligação iônica consiste numa atração eletrostática entre íons de cargas opostas. Tais íons podem ser formados pela transferência de um ou mais elétrons a fim de formar íons positivos, chamados cátions: átomos não-metálicos tendem a ganhar elétrons para formar íons negativos, denominados ânions. (Atkins,2006). Como as ligações iônicas são forças fortes, uma quantidade razoável de energia deve ser fornecida para quebrar um sólido iônico. Devido a isto, estes sólidos possuem pontos de fusão e calores de fusão relativamente altos. Sólidos iônicos são fracos condutores de calor e eletricidade e são geralmente encontrados como cristais duros e quebradiços. As solubilidades dos sólidos iônicos em água variam bastante. Muitos compostos nos quais a carga do cátion é 1+ e a do ânion é 1- são muito solúveis. Quando um sólido iônico se dissolve em água, ele se dissocia. Isto significa que seus íons se separam e são rodeados por moléculas de água. O processo de dissociação é algumas vezes chamado de ionização porque íons são formados. Os íons formados num processo de dissociação tomam a solução resultante boa condutora de eletricidade, pois estes íons transportam a corrente elétrica entre dois eletrodos. (Russel,1929). 
Outro tipo de ligação química é a ligação covalente, na qual consiste em um par de elétrons compartilhados entre dois átomos. Nesta ligação, a nuvem eletrônica do par compartilhado é espalhada na região entre os átomos ligados, e o par é atraído pelos dois núcleos. A distância de ligação, ou comprimento de ligação, é a distância entre os núcleos dos átomos ligados. Nesta distância, as forças atrativas e repulsivas são balanceadas. (Russel,1929).
Um ultimo tipo de ligações entre elementos é a ligação metálica, na qual os elétrons não estão ligados á um átomo em si, mas sim deslocalizados em um cristal, estes elétrons são chamados de elétrons livres ou gás de elétrons. No sódio e em outros metais típicos existe uma atração mútua entre os elétrons livres e os cátions. Essa atração estabiliza a estrutura e ao mesmo tempo permite que sofra distorção sem desintegrar, assim alguns metais são moles e facilmente deformáveis, mas existem também os metais mais duros, mas neste caso a ligação é contemplada com ligações covalentes entre cátions adjacentes, no retículo. Os elétrons livres num metal são responsáveis por suas características de condutividade elétrica e térmica. (Russel,1929).
Além desses tipos de ligações químicas, temos também as ligações intermoleculares, na qual são as forças de atração e repulsão que as moléculas podem ter se estiverem aproximas uma das outras e influenciam de muitas formas, pois estão diretamente relacionadas ao ponto de fusão, ebulição, energia necessária para converter um sólido em um líquido ou um líquido em um vapor e também influenciam na determinação da solubilidade de gases, líquidos e sólidos em vários solventes. (Kotz, et al, 2009).
Em compostos iônicos, a ligação depende das forças eletroestáticas de atração entre íons com cargas opostas, de modo semelhante, as forças intermoleculares que atraem moléculas entre si são eletroestáticas. Na qual envolvem moléculas que são polares ou aquelas que dipolos podem ser induzidos. As forças de dispersão de London são encontradas em todas as moléculas, tanto polares como apolares, mas as forças de dispersão são as únicas forças intermoleculares que permitem a interação entre moléculas apolares. Em geral, a intensidade das forças intermoleculares segue a ordem de: Dipolo-dipolo (incluindo ligações de H), depois dipolo/dipolo induzido e por ultimo dipolo induzido/dipolo induzido (Kotz, et al, 2009).
Objetivos
Observar e avaliar a solubilidade, miscibilidade e condutividade elétrica de cada substancia a ser utilizada e relacionar de acordo com o tipo de ligação química que cada uma pode ter. 
Materiais e Equipamentos Utilizados
- Tubos de Ensaio 
- Espátula
- Proveta de 10 mL 
- Condutivimetro
- Béqueres 100 mL
Métodos
Parte 1 – Solubilidade
Nomeou-se quatro tubos de ensaio de acordo com as substâncias recebidas: Cloreto de sódio, sacarose, sulfato de cobre e parafina. 
Com o auxílio da espátula foram adicionadas aos tubos de ensaio as amostras, em pequena quantidade, para que não houvesse saturação. Em seguida, foram adicionados 2mL de água destilada ás amostras á fim de se testar a solubilidade das amostras.
Limpou-se as vidrarias e equipamentos utilizados para um novo experimento.
Repetiu-se os procedimentos com novas amostras e adicionou-se 2mL de etanol, observou-se os resultados.
Parte 2 – Miscibilidade
Identificou-se dois tubos de ensaio de acordo com as amostras recebidas de Acetona e éter etílico. Para cada tubo de ensaio foram adicionados 10 gotas de soluto. Cada tudo de ensaio, recebeu 2mL de água destilada. 
Observou-se os resultados. 
Limpou-se as vidrarias para sua utilização em novo experimento.
Repetiu-se o procedimento anterior, com novas amostras, substituindo a água destilada por 2mL de etanol.
Observou-se novos resultados.
Parte 3 – Condutividade Elétrica
Foram adicionados á um béquer 20mL de diferentes soluções, á fim de se testar a condutividade elétrica de cada uma. 
As substâncias utilizadas foram: Água de torneira, Água destilada, NaCl (0,1 mol/L), Sacarose (0,1 mol/L), Ácido Clorídrico (0,1 mol/L), Ácido Acético (0,1 mol/L), Hidróxido de Sódio (0,1 mol/L) e Hidróxido de Amônio (0,1 mol/L).
O Béquer com cada uma das soluções foi levado ao condutivímetro e medido a sua condutividade elétrica.
Anteriormente á cada medição, era feita a limpeza do condutivímetro com água destilada, para que resquícios da solução anterior não interferi-se.
Resultados e Discussões
Parte 1 - Solubilidade
	Substância 
	 Água
	 Etanol
	Cloreto de Sódio
	Solúvel
	Insolúvel
	Sacarose
	Solúvel
	Insolúvel
	Sulfato de Cobre
	Solúvel
	Insolúvel
	Parafina
	Insolúvel
	Insolúvel
Soluto é a substância que se encontra dissolvida no solvente. Solvente é a substância que dissolve o soluto. A capacidade que uma substância apresenta de ser dissolvida em outra recebe o nome de solubilidade. A solubilidade depende principalmente das interações ou forças intermoleculares e não somente da polaridade das substâncias envolvidas. Nas substâncias apolares ou pouco polares a solubilidade depende das interações do tipo dipolo induzido/dipolo induzido. 
O cloreto de sódio, NaCl, é um composto iônico que apresenta dois tipos de íons: Na+ (sódio) e Cl-(cloreto). Quando a água se mistura com o cloreto de sódio, a molécula de cloreto de sódio se dissocia por possuir ligação iônica. Cada íon acaba atraindo o lado positivo das moléculas de da água, no caso, os hidrogênios.,enquanto o lado positivo (sódio) atrai o lado negativo, o oxigênio. A força intermolecular dessa mistura é do tipo íon-dipolo. Por possuir boa solubilidade em moléculas polares, o cloreto de sódio é parcialmente solúvel em etanol, que possuí baixa polaridade. 
A Sacarose também tem atração com as moléculas da água, por serem polares, havendo iterações intermoleculares de ligações de hidrogênio, é uma molécula compostade ligação covalente. (Rendelucci, Fábio 2005). 
O Sulfato de cobre dissolve-se facilmente em água, originando uma solução de cor azul. É um composto iônico. 
A parafina é um hidrocarboneto, ou seja, tem ligações covalentes e com características de composto apolar, o que explica sua insolubilidade em água que é uma molécula polar. 
Nenhum dos 4 solutos utilizados foi solúvel em etanol. A insolubilidade se explica pela diferença entre polaridades e forças intermoleculares.
Parte 2 - Miscibilidade
	Substância 
	 Água
	 Etanol
	Acetona
	Miscível
	Miscível
	Éter etílico
	Imiscível
	Miscível
Miscibilidade é a propriedade de duas ou mais substâncias líquidas misturarem entre si com maior ou menor facilidade, formando uma ou mais fases. Quando miscível, a mistura apresenta uma fase e quando não miscível, apresenta mais de uma fase. 
Na água destilada, a acetona foi miscível, pois também é polar, o que não ocorreu com o éter etílico (pouco polar), que não foi miscível.
No etanol, tanto a acetona quanto o éter etílico foram miscíveis pelas características bipolares do etanol (polar e apolar), apresentando-se em uma única fase. (Raymond Chang, 2010)
Substâncias polares dissolvem substâncias polares, assim como apolares dissolvem apolares (semelhante dissolve semelhante). Há casos em que o grau de polaridade é variado, podendo a substância ser pouco polar ou pouco apolar, e a miscibilidade não ocorre.
Parte 3 – Condutividade Elétrica
	Substância 
	Condutividade
	Água da Torneira 
	255,9 uS/cm a 25°C
	Água Destilada
	27,10 uS/cm a 25°C
	NaCl 0,1 mol/L
	8,87 mS/cm a 25°C
	Sacarose 0,1 mol/L
	37,11 uS/cm a 25°C
	Ácido Clorídrico 0,1 mol/L
	10,96 mS/cm a 25°C
	Ácido Acético 0,1 mol/L
	668,8 uS/cm a 25°C
	Hidróxido de Sódio 0,1 mol/L
	7,31 mS/cm a 25°C
	Hidróxido de Amônio 0,1 mol/L 
	565,2 uS/cm a 25°C
Uma partícula que possui carga elétrica positiva ou negativa tem a capacidade de conduzir energia, desde que apresente liberdade de movimento. A corrente pode ser causada por movimento de elétrons (corrente elétrica) ou por íons (corrente iônica), quando estes estão dispersos em um solvente como a água. Nesse caso a solução conduz corrente. 
Soluções eletrolíticas: Apresentam íons livres, sejam por dissociação iônica ou por ionização. Ocorre condução de energia elétrica já que as cargas (íons) possuem liberdade de novimento. Soluções não eletrolíticas: Não apresentam cargas livres na forma de íons. Não conduzem energia elétrica. Algumas substâncias apresentam condutibilidade elétrica por possuírem maior grau de ionização, ou dissociação.
A água da torneira é boa condutora, pois durante seu tratamento, recebe substâncias como Ca2+ e Mg2+, tendo íons na sua composição.
A água destilada possui apenas hidrogênio e oxigênio, que não são condutores. 
A Solução de cloreto de sódio, é uma solução iônica, assim conduzindo eletricidade. 
A solução de sacarose, por ser uma solução molecular, não possui íons, ou seja, na sua dissociação ocorre apenas a dissociação molecular e os íons são necessários para que haja condutibilidade elétrica.
Solução de ácido clorídrico, é um ácido forte e a solução de hidróxido de sódio, uma base forte. Todos tendo íons presentes, o que conduz corrente elétrica.
A Solução de ácido acético (ácido fraco) e a Solução de hidróxido de amônio (base fraca) contém íons na solução e mesmo por ter suas características de ácido e base fracas, conduzem corrente elétrica. 
Conclusão
Em conclusão, é percebida a relação entre miscibilidade, condutividade e solubilidade das substancias devido á cada tipo de ligação intramolecular ou intermolecular das substancias.
Analisando a primeira experiência sobre a solubilidade dos sólidos, percebe-se que as ligações iônicas tendem á se solubilizar melhor na água do que no álcool, por conta da polaridade das moléculas e por conta da dissociação iônica que ocorre, na qual os íons entram em interação com a molécula de água, o que não ocorre com o álcool por conta da polaridade da molécula ser diferente e não causar o efeito de dissociação na mesma. Sobre a parafina e a sacarose, o mesmo se repete, mas diferente dos sólidos iônicos, estes são compostas por ligações covalentes e o que vai causar a solubilidade da amostra será a polaridade das moléculas envolvidas, na qual a sacarose se solubiliza na água, mas a parafina não consegue o mesmo efeito. Sobre o álcool seria a mesma explicação, mas sendo para os dois casos na experiência insolúveis. 
Durante a segunda experiência de miscibilidade, o que vai definir este fenômeno são as forças intermoleculares das substancias em questão, na qual é a capacidade de uma substancia poder se misturar em outra substancia, sobre isto, semelhante assim como dissolve semelhante também tem a capacidade de se misturar, então moléculas polares se miscibilizam com moléculas polares e moléculas apolares com moléculas apolares, quando se mistura uma molécula polar com uma apolar gera o tal fenômeno de miscibilidade que podemos ver no caso do éter etílico com a água. 
A terceira experiência no que diz a respeito á condutividade elétrica das soluções pode-se perceber que as ligações intramoleculares são cruciais para este fenômeno, na qual as soluções eletrolíticas que apresentam íons livres, que podem ser por dissociação iônica como por ionização, ocorre condução de energia elétrica já que as cargas (na forma de íons) possuem liberdade de movimento, isto é percebido nas ligações iônicas com maior acentuação, na qual a condutividade é maior do que as substancias que contém ligações covalentes. 
As soluções com ligações covalentes contém uma menor condutibilidade porque são soluções não eletrolíticas, ou seja, são aquelas que não apresentam cargas livres na forma de íons e consequentemente não conduzem energia ou conduzem muito pouco.
Referências Bibliográficas
VOGEL, I. A. Química Analitica Quantitativa, teoria e prática. 2. Ed, Londres: Longma
ns, Green and co. 1951.
RUSSEL J. B. Química Geral. 2. ed. Vol. 1 e 2 São Paulo: Makron Books, 1994.
Rendelucci, Fábio (2005) 
disponível em: http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/solubilidade-1-coeficiente-de-solubilidade-e-solvatacao-dos-sais.htm (Consultado em 21/04/2015)
Kotz, John C. Química geral e reações químicas, vol. 1 tradução técnica Flávio Maron Vichi – São Paulo: Cengage Learning, 2009.
Lira, Júlio C. Lima. Misturas Homogêneas 
Disponível em: http://www.infoescola.com/quimica/misturas-homogeneas/ (Consultado em 21/04/2015)
Chang, Raymond. (Physical chemistry for the chemical and biological sciences, 3rs Ed.) Físico-Química - 3.ed.: Para as Ciências Químicas e Biológicas, AMGH Editora LTDA.