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INTRODUÇÃO AO LABORATORIO DE QUÍMICA Michele Rodrigues Martins Lucas Pereira Sampaio Marquezine Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Química - Licenciatura em Química INTRODUÇÃO AO LABORATORIO DE QUÍMICA Relatório Rio de Janeiro, 30 de abril de 2013 Professor: Simmon Michele Rodrigues Martins Lucas Pereira Sampaio Marquezine Sumário Modulo 1 – Solubilidade Introdução: Conceitos básicos de solubilidade................................................................3 Objetivos Principais..........................................................................................................4 Experimental....................................................................................................................5 Resultados e Discussões...................................................................................................6 Tabela 1 – Removedor como solvente ........................................6 Tabela 2 – Água como solvente...................................................7 Tabela 3 – NaOH 5% como solvente.............................................8 Tabela 4 – HCl 10% como solvente................................................9 , Introdução A dissolução é um fenômeno importante no qual uma ou mais substâncias, os solutos, se misturam de forma homogênea com outra substancia, o solvente. A solubilidade pode ser definida como a máxima quantidade possível de um soluto que pode ser dissolvida em certa quantidade de solvente a uma dada temperatura. A solubilidade de uma substância varia de um solvente para outro, um dos fatores é a polaridade dos compostos envolvidos. A temperatura também interfere na capacidade de dissolução de um solvente com relação a certo soluto, desta forma a cada temperatura teremos um determinado valor para a solubilidade. Geralmente solventes polares tendem a dissolver solutos polares, e solventes não polares a dissolver solutos não polares. Entretanto, essa não pode ser considerada uma regra geral, pois existem muitos casos de solutos apolares que se dissolvem bem em solventes polares e vice-versa. Desse modo, para entender por que isso ocorre, temos que considerar ainda outro fator: o tipo de força intermolecular do solvente e do soluto. Objetivos Principais Avaliar a solubilidade de diferentes compostos, orgânicos e inorgânicos, em vários solventes diferentes, inclusive em temperaturas distintas. Experimental Inicialmente foram previamente separados e lavados cinco tubos de ensaio, que posteriormente foram numerados e organizados em uma estante apropriada. Também foi colocado na bancada todo material para auxiliar no procedimento. Soluto: Açúcar Sal de cozinha (NaCl) Naftaleno Ácido benzoico p-nitroanilina Solvente: Removedor Água Solução aquosa de NaOH 5% Solução aquosa de HCl 10% 1 – Em cada tubo de ensaio foi adicionada uma pequena quantidade de soluto (1 ponta de espátula): Açúcar, Sal, Naftaleno, Ácido Benzóico e p-nitroanilina, respectivamente. 2 – Logo em seguida foi adicionado em cada tubo de ensaio 10 mL de removedor e a mistura foi então agitada com auxilio de um bastão de vidro. 3 – A etapa seguinte consistiu no aquecimento no bico de bunsen, realizado cuidadosamente, nas soluções dos tubos de ensaio em banho-maria. 4 – As operações foram efetuadas novamente, porém utilizou-se como solvente a água (H2O). 5 – As operações foram repetidas, porém utilizou-se como solvente uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) 5%. 6 – Com o auxilio de uma pipeta Pasteur, foi transferida para um tudo de ensaio vazio uma alíquota da solução de NaOH 5% e acrescido HCl 20% até a neutralizar. 7 – As operações de 1 a 3 foram repetidas, no entanto utilizou-se como solvente uma solução de HCl 10%. 8 – A operação 6 foi repetida com o tubo de ensaio que continha p-nitroanilina, porém adicionou-se ao tubo 5 solução aquosa de NaOH 20% até neutralizar. Resultados e discussão Tabela 1 – Removedor como solvente Analisando os dados da tabela 1, observou-se que os compostos polares – açúcar, sal, ácido benzóico e nitroanilina – não solubilizaram quando o removedor foi usado como solvente, gerando misturas heterogêneas e com duas fases distintas. Tal comportamento já era esperado, pois o removedor trata-se de uma mistura de hidrocarbonetos que são apolares, ou seja, as interações intermoleculares do solvente são mais fracas comparadas as dos solutos polares, portanto não compensaria o rompimento dessas interações. Já o Naftaleno, um hidrocarboneto aromático, solubilizou no solvente, seguindo a “regra geral”, a qual diz que semelhante dissolve semelhante. Nesse caso, como o Naftaleno não possui interações intermoleculares consideravelmente fortes, o rompimento das interações é compensado pelas interações com o solvente apolar. Após o aquecimento em banho-maria, não foi observada diferença significativa, apenas constatou-se que a nitroanilina solubilizou-se parcialmente, como a solubilidade é dependente da temperatura, pode-se dizer que a elevação da temperatura favoreceu a solubilidade desse composto. Tabela 2 – Água como solvente Analisando a tabela 2, observou-se que os solutos açúcar e sal de cozinha, compostos polares, solubilizaram na água, que é solvente altamente polar, mesmo em temperatura ambiente. No caso do ácido benzóico e da nitroanilina que possuem frações apolares consideráveis, formaram-se misturas heterogêneas a frio. No entanto, após o aquecimento observou-se a solubilização dos solutos. Esse fato é explicado pelo aumento da temperatura, que diminui as interações intermoleculares apolares (Forças de London) e favorece as interações polares entre a água e as frações polares dos solutos. No caso do naftaleno, um composto totalmente apolar, mesmo após o aquecimento não ocorreu solubilização, visto que as interações do solvente são mais fortes que as suas e o rompimento dessas para interagirem com suas moléculas não seria compensado. Tabela 3 – NaOH 10% como solvente Analisando a tabela 3, observou-se que a maioria dos compostos solubilizou quando a solução de hidróxido de sódio (NaOH 10%) foi utilizada como solvente, com exceção do naftaleno. A explicação para esses fatos esta relacionada à polaridade dos solutos. Açúcar e sal são compostos polares, já que o primeiro forma ligações de hidrogênio entre suas moléculas, o segundo é um composto iônico, ou seja, possui carga negativa e positiva e tanto ácido benzóico como nitroanilina possuem frações polares em sua estrutura, portanto todos interagem com a base que também é um composto iônico. No caso do ácido benzóico, ocorre uma reação entre soluto e solvente com a formação de um sal solúvel. Em relação ao naftaleno, não ocorre solubilização, pois trata-se de um composto apolar e que não possui sítios ácidos capazes de reagir com o solvente. Após o aquecimento em banho-maria nada significativo foi notado. Tabela 4 – HCl 5% como solvente Analisando a tabela 4, observou-se que somente o açúcar e o nitroanil dissolveram em solução aquosa de ácido clorídrico na temperatura ambiente. O ácido clorídrico possui ligações polares, sendo assim, o açúcar e o nitroanil dissolvem facilmente por possuírem átomos, respectivamente, de nitrogênio e oxigênio, de alta afinidade com o hidrogênio. O Sal de cozinha (NaCl) e o Ácido benzenóico não possuem afinidade intermolecular com o ácido clorídrico. Porém, Ácido benzenóico dissolve no aumento da tempertura, diferente do sal que, permanece insolúvel, mesmo sob aquecimento em banho-maria.O mesmo acontece com o naftaleno que é um hidrocarboneto aromático que não apresenta sítios ácidos ou básicos. Logo, não poderá reagir com o ácido clorídrico e, consequentemente, não será convertido a um sal solúvel (cloreto). Porém sob aquecimento o mesmo foi parcialmente dissolvido. Um detalhe a ser observado, foi a reação do açúcar na elevação da temperatura. Ao aquecer, a solução escureceu, porque o açúcar caramelizou. Provavelmente o HCl acelerou o processo, que levou a rapidez da reação.
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