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Química 1 Aula Prática 4 Soluções e suas Propriedades 1- Introdução Soluções são sistemas homogêneos formados pela mistura de duas ou mais substâncias. Em Química, é o nome dado a dispersões cujo tamanho das moléculas dispersas é menor que 1 nanômetro (10 Ângstrons). As soluções são constituídas por: o soluto, também chamado de disperso, que é o que se dissolve e se encontra em menor quantidade, e o solvente, ou dispersantes, que é o componente em maior quantidade e que atua dissolvendo o soluto. São compostas por moléculas ou íons comuns. Podem envolver sólidos, líquidos ou gases. A principal característica das soluções é serem homogêneas, pois isso significa que o soluto está dissolvido de modo uniforme por toda a sua extensão. Isso é importante porque mostra que as soluções possuem propriedades iguais em todos os seus pontos. De acordo com a quantidade de soluto que possuem, as soluções químicas podem ser: Saturadas: solução com a quantidade máxima de soluto para ser totalmente dissolvido pelo solvente. Insaturadas: também chamada de não-saturada, quando contém menor quantidade de soluto. Supersaturadas: são soluções instáveis, nas quais a quantidade de soluto excede a capacidade de solubilidade do solvente. A solubilidade é a propriedade física das substâncias de se dissolverem, ou não, em um determinado líquido. E o coeficiente de solubilidade representa a capacidade máxima do soluto que se dissolve em uma determinada quantidade de solvente. Isso conforme as condições de temperatura e pressão. Os objetivos dessa aula prática foram: Compreender o conceito de soluto, solvente e solução Caracterizar o comportamento de soluções, identificando a ação de diferentes solutos e solventes Identificar aspectos associados ao calor durante o processo de solubilização Verificar as consequências da imiscibilidade de líquidos 2- Parte experimental e Resultados 2.1- Solução supersaturada a) Foi dissolvido, em um tubo de ensaio, 1g de acetato de sódio anidro, CH3COONa em 1mL de água e 1,5g de acetato de sódio hidratado, CH3COONa.3H2O, em cerca de 0,5mL de água. Aquecido até a solubilização total. Resfriado o tubo sem agitar e, em seguida, adicionado um pequeno cristal de acetato de sódio. Resultado: Tinha-se uma solução supersaturada, e com esse experimento ficou comprovada a instabilidade da solução, mostrando que qualquer coisa a desestabiliza, pois se adicionou um simples gérmen de cristalização para se observar o ocorrido. b) Solubilizada novamente o acetato de sódio por aquecimento e resfriado sem agitação. Atritado, com um bastão de vidro, as paredes internas do tubo. Resultado: com o choque também foi possível desestabilizar a solução, confirmando mais uma vez a instabilidade de uma solução supersaturada. c) Propriedades físicas do acetato de sódio: Nome Fórmula Peso Molecular Forma Física Ponto de Fusão °C Densidade (g/cm3) Solubilidade (g/100mL) Solubilidade qualitativa Acetato de sódio tri- hidratado NaC2H3O2.3H2O 136079 Col cry 58 dec 1,45 50.425 Sl Et OH Acetato de sódio NaC2H3O2 82034 Col cry 328,2 1528 50.425 Solubilidade do acetato de sódio em água a diferentes temperaturas: 0°C 10°C 20°C 25°C 30°C 40°C 50°C 60°C 70°C 80°C 90°C 100°C 26,5 28,8 31,8 33,5 35,5 39,9 45,1 58,3 59,3 60,5 61,7 62,9 2.2- Calor de dissolução a) Foi adicionado em um tubo de ensaio, contendo cerca de 1 ml de água, 1-3 gotas de H2SO4 6M. Resultado: Ocorreu um aquecimento da solução, o que caracteriza este processo como exotérmico. b) Foi adicionado em outro tubo de ensaio, com cerca de 1mL de água, cristais de cloreto de amônio, NH4Cl. Resultado: A solução sofreu um resfriamento, retirando calor do ambiente, caracterizando um processo endotérmico. Esses resultados nos mostram que algumas substâncias ao sofrerem dissolução, liberam ou retiram calor do ambiente. 2.3- Influência da temperatura na solubilidade a) Em um tubo de ensaio, com cerca de 1 mL de água, foi adicionado 1,5 g de nitrato de potássio, KNO3 e dissolvido todo o sal por aquecimento e depois a solução foi resfriada. Resultado: A solubilidade sofre aumento. b) Foi aquecida, no tubo de ensaio, cerca de 1mL de solução saturada de acetato de cálcio, Ca(CH3COO)2. Resultado: ao ser aquecida, diminuiu-se a solubilidade, e o soluto se precipitou, “aparecendo”. Ambos os resultados comprovam que a temperatura influencia na solubilidade das substâncias. 2.4- Líquidos miscíveis e imiscíveis a) Em um tubo de ensaio foi misturado 0,5mL de água com 0,5mL de etanol. Resultado: Não ocorreu separação de fases, pois água e etanol formam uma solução homogênea. O etanol possui uma região apolar e outra polar que reage com a água que é apolar. b) Agitado cerca de 2mL de água com 1 mL de éter de petróleo em um tubo de ensaio. Resultado: Formou-se duas fases, pois a água é polar e não reage ou se mistura com o éter que é apolar. c) Adicionado em um tubo de ensaio 2 mL de solução aquosa de iodo e agitado com 3 mL de éter de petróleo em um tubo de ensaio. Resultado: Éter e iodo são substâncias apolares e portanto possuem mais afinidade química do que com a água. Ao se misturar a solução aquosa de iodo com éter, o iodo “sai” da água e se “junta” ao éter pela semelhança de polaridade, que na falta de contato com o oxigênio da água mostra-se na sua cor real, roxa. Na água o iodo aparece na cor castanha. d) Adicionado em uma bureta de 50mL 25mL de água, e após, cuidadosamente, na bureta, sem que os líquidos se misturem, etanol absoluto até completar o volume da bureta (50mL). Em seguida misturado os líquidos e conferido o volume na bureta, 50 mL. Resultado: Após misturar ou agitar os dois líquidos, houve um aumento no volume da mistura de 3%. A parte polar do álcool formou ligações de hidrogênio diminuindo o espaço intermolecular. Formou-se bolhas de ar devido ao desprendimento de oxigênio. e) Teste do teor de álcool em uma gasolina: Foi adicionado, em uma proveta de 150 mL, 50 mL de gasolina comercial contendo álcool. Em seguida, adicionado 50 mL de água e misturado. Foi Calculado o volume de álcool presente na gasolina a partir da formação de duas fases distintas. Resultado: Gasolina e água não se misturam, assim formam-se duas fases. O álcool presente na gasolina possui mais afinidade com a água do que com a gasolina, então ele se mistura à água, o que faz com que aumente o volume da “água”. Com esse experimento, é possível determinar a porcentagem de álcool na gasolina e comprovar se a mesma não está adulterada e de acordo com as normas estabelecidas por lei. Segundo a Agência Nacional do Petróleo (ANP) o teor obrigatório é de 25%, com margem de erro de 1%. No nosso experimento, o volume da solução água/álcool foi de 63 mL, havendo um aumento de 13 mL onde antes havia 50 mL de água. Assim, se em 50 mL de gasolina havia 13 mL de álcool, isso representa uma porcentagem de 26% de álcool na gasolina, estando dentro da margem permitida. Esses experimentos confirmam que nem todas as substâncias se misturam formando soluções verdadeiras, devido às suas propriedades físico-químicas. 3- Conclusão: O conhecimento sobre soluções e suas propriedades é de extrema importância no estudo da Química, para a sociedade e consequentemente para todos que nela vivem.A descoberta, o preparo e a “confecção” de novas substâncias envolvem diretamente esse conhecimento. As soluções estão presentes em muitos, vários, produtos industriais e até mesmo caseiros, tais como medicamentos, de limpeza e higiene, por exemplo. Sem esse conhecimento e sua aplicabilidade, a vida não seria como é hoje, nem mesmo a sua duração. 4- Referências ROCHA, Jennifer. Soluções Químicas. Disponível em <https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/solucoes-quimicas.htm> Acesso em 12 Abr 2019 MAGALHÃES, Lana. Soluções Químicas. Disponível em <https://www.todamateria.com.br/solucoes-quimicas/> Acesso em 12 Abr 2019