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CAROLINE OLIVEIRA RODRIGUES ISABELLA SANTOS PASSALINE DE CAMPOS MATHEUS FREITAS COSTA RELATÓRIO DA AULA PRÁTICA: EBULIOMETRIA MACAÉ - RJ 2019 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO..................................................................................................3 2. OBJETIVO........................................................................................................4 3. MATERIAIS E REAGENTES...........................................................................5 4. PROCEDIMENTO............................................................................................6 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO .....................................................................7 6. CONCLUSÃO...................................................................................................8 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................9 ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 - Reagentes e temperatura de ebulição (ºC)...........................................8 1. INTRODUÇÃO As propriedades físicas podem depender do tamanho da amostra, como massa e volume e serem extensivas, ou podem ser independentes desse tamanho, como densidade e concentração, e serem intensivas. Uma terceira categoria, conhecida como propriedades coligativas, pode ser aplicada somente às soluções. Nesse caso, essa propriedade depende da razão entre o número de partículas do soluto e do solvente na solução, não da identidade do soluto. A equação que descreve a magnitude do aumento do ponto de ebulição é ∆𝑇𝑒𝑏 = 𝑘𝑒𝑏𝑚 onde ∆𝑇𝑒𝑏 é a elevação do ponto de ebulição, 𝑘𝑒𝑏 é uma constante de proporcionalidade conhecida como constante de elevação do ponto de ebulição molal e 𝑚 é a molalidade da solução. Na elevação ebulioscópica o equilíbrio heterogêneo que interessa quando se considera a ebulição é o equilíbrio entre o vapor do solvente e o solvente na solução, a 1 atm. O solvente será simbolizado por A e o soluto por B. O equilíbrio ocorre numa temperatura em que µA*(g)=µA*(l) + RT lnxa. Quando se acrescenta um soluto B a presença de uma fração molar xB provoca um aumento no ponto de ebulição normal do solvente de T1 para T1+∆T, onde: ∆T=KxB K=RT*2/∆vapH. O valor de ∆T depende das propriedades do solvente, e as maiores elevações ocorrerão com solventes que tem pontos de ebulição elevados. Para aplicações práticas, observamos que a fração molar de B é proporcional à sua molalidade, b, pois as soluções são diluídas e escrevemos: ∆T=Kebb, onde Keb é a constante ebulioscópica do solvente. Através da molalidade então, torna-se possível determinar a massa molar do soluto já que a molalidade é tipicamente reportada como a fração de mols de soluto por massa de solvente, mol.kg-1. (ATKINS, 2003). Essa propriedade foi estudada pelo cientista francês François Marie Raoult (1830- 1901) e seus estudos o levaram à seguinte conclusão: Quando o ponto de ebulição de um líquido é elevado pela presença de um soluto não volátil, o novo valor é diretamente proporcional ao número de mols da solução. Esta é a relação entre o efeito ebulioscópico e a concentração da solução, mais conhecida como Lei de Raoult. MM=K x 1000 x massa de b % dT x massa de a. 2. OBJETIVO Determinar experimentalmente a massa molar de uma substância pela medida da elevação do ponto de ebulição, verificada através da interação soluto- solvente. 3. MATERIAIS - 1 Proveta de 100 mL - 1 Termômetro (0-100ºC) - 1 Suporte universal - 1 Garra - 1 Pinça de fixação - 2 Placa de agitação e aquecimento - 2 Béquer de 250 mL - 2 Barra magnética - 1 Pipeta Pasteur - 1 Pescador de barra magnética REAGENTES - Água destilada - EtilenoGlicol P.A 4. PROCEDIMENTO 1 – Prepare os materiais a serem usados. Coloque um béquer em cima de cada placa de agitação e aquecimento. Coloque um termômetro dentro do béquer com apoio de um suporte para que não se encoste às paredes e/ou fundo da vidraria. 2 – Em um dos béqueres de 250 mL, adicione 100 mL de água destilada, posteriormente, introduza uma barra magnética e ligue a placa de aquecimento no máximo com uma agitação moderada. Feito isso, determine o ponto de ebulição da água. O ponto de ebulição poderá ser verificado no momento em que a temperatura permanecer constante, ou seja, parar de variar. Para isso introduza um termômetro no béquer. 3 – Anote o ponto de ebulição da água, interrompa o aquecimento. 4 – Em uma proveta de 100 mL, meça 22,5 mL de etilenoglicol P.A e coloque em outro béquer de 250 mL, adicione 100 mL de água destilada junto ao etilenoglicol P.A. Coloque uma barra magnética no béquer e aquecimento no máximo e agitação moderada. 5 – Determinar o ponto de ebulição da solução obtida e interrompa o aquecimento. 6 - Faça o descarte corretamente dos resíduos. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO No procedimento realizado foi obtido a temperatura de ebulição da água destilada que foi 92ºC, enquanto na solução com a mistura entre água e etilenoglicol PA foi observado uma temperatura de ebulição de 96ºC. É notável que o etilenoglicol contribuiu para a elevação do ponto de ebulição do solvente. Densidade da água: 1,0g/cm³ Densidade do soluto: 1,11/cm³ Determinação da massa molar do soluto: 0,52Kg.ºC.mol-¹ x 1000 x 24,975g / 4ºC x 108g = 30,06g/mol Valor da massa molar do soluto na literatura: 62,07g/mol Diferença entre as massas: 32,01g Tabela 1. Reagentes e temperatura de ebulição (ºC) Reagentes Temperatura de ebulição (ºC) Água destilada 92 Água destilada com etilenoglicol PA 96 6. CONCLUSÃO Nesta prática foi determinada experimentalmente a massa molar de um soluto específico através da técnica de ebuliometria. Sabe-se que esta técnica é amplamente utilizada por utilizar poucos recursos do laboratório e possuir cálculos relativamente simples. O erro entre o previsto na literatura e dado experimental foi de 48,38%, esse valor é relativamente alto e pode estar associado as condições disponíveis para a realização do experimento. A diferença entre as massas foi de 32g, e este erro pode ser associado a erro na calibragem dos equipamentos, como a placa de aquecimento ou termômetro, a perda de calor, já que o experimento não foi realizado em condições de temperatura adequada, ou a pureza e validade do soluto utilizado. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Atkins, P., Paula J. “Físico Química” 7ª ed. vol.1 editora LTC, 2003. Cap. 7. Misturas Simples "Ebulioscopia" em SóQ. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2019. Consultado em 12/04/2019 às 00:31. Disponível na Internet em <http://www.soq.com.br/conteudos/em/propriedadescoligativas/p4.php>;. SANTOS, Anderson et al.; DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR POR CRIOSCOPIA: TERC-BUTANOL, UM SOLVENTE EXTREMAMENTE ADEQUADO. Quim. Nova, Vol. 25, Nº 5, 2002. APÊNDICE ÁGUA Fórmula molecular - H2O Massa molar - 18,01524 g mol-1 Aparência - líquido transparente,quase incolor com um leve tom de azul Densidade - 1 kg/m3, líquida (3,94 °C) 917 kg·m−3, sólida Ponto de fusão - 0 °C, 32 °F (273,15 K) Ponto de ebulição - 100 °C, 212 °F (373,15 K) ETILENOGLICOL P.A Fórmula molecular - C2H4(OH)2 Massa molar - 62.068 g/mol Densidade - 1.1132 g/cm³ Ponto de fusão - −12.9 °C (8.8 °F) Ponto de ebulição - 197.3 °C (387 °F) Solubilidade em água - Solúvel em água em qualquer proporção
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