relatorio- DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DIFUSÃO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Físico-química experimental 
Experimento 07- DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DIFUSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Departamento de Química 
QMC 5453 – Laboratório de Físico-Química Experimental 
Professor: Nito Angelo Debacher 
Grupo: Christinni Venturi, Júlia Azevedo, Júlia Kinetz, Júlia Rozicki 
Florianópolis, 12 de novembro de 2019 
 
 
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Sumário 
1. Introdução.................................................................................................................................3 
2. Objetivo.....................................................................................................................................4 
3. Materiais e Procedimento.........................................................................................................5 
4. Tratamento de dados..............................................................................................................7 
5. Questionario............................................................................................................................10 
6. Conclusão................................................................................................................................12 
7. Bibliografia..............................................................................................................................13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
Entende-se por difusão o transporte de massas de moléculas individuais por uma 
barreira ou espaço livre, que ocorre segundo um processo aleatório, e que depende de um 
gradiente de concentração. A difusão livre ou transporte passivo de uma substância através de 
um líquido, sólido ou membranas é um processo de considerável importância na ciência 
farmacêutica. 
Exemplos de fenômenos de transporte de massa, aplicados à farmácia são: dissolução 
de fármacos em tabletes, pós, grânulos, liofilização, ultrafiltração, liberação de fármacos de 
ungüentos e de bases de supositórios; passagem de vapor de água, gases, aditivos ou fármacos 
através dos filmes de revestimentos, microesferas, cápsulas e paredes de embalagens. Pode-se 
incluir neste rol a absorção passiva de fármacos pelo organismo ou a distribuição de 
substâncias nos diferentes compartimentos fisiológicos do nosso corpo. Os filmes e 
microesferas de polímeros compõem a classe mais recente dos sistemas de liberação 
prolongada de fármacos. Nestas condições a difusão acontece gradativamente evitando a 
ocorrência de elevados picos na concentração plasmática, sendo estes os principais 
responsáveis pelos efeitos adversos de muitos fármacos. Veja figura abaixo, a concentração de 
íons Na+ é maior no meio extracelular do que intracelular e o contrário acontece com os íons 
K+ isto se deve ao efeito da difusão facilitada por permease intracelular. 
Difusão também é conhecida como a tendência que as moléculas ou íons apresentam 
de migrar de uma região de concentração elevada para outra mais diluída objetivando igualar 
as concentrações e o potencial químico em todos os pontos do sistema (ou seja, atingir o 
equilíbrio). É uma conseqüência direta do movimento browniano (movimento ao acaso). O 
processo é influenciado pelas características do soluto e solvente, da temperatura, pressão, 
potencial químico, entre outros. O movimento browniano das moléculas leva o sistema de um 
estado inicial, não em equilíbrio, para um estado final de energia livre mínima e entropia 
máxima e, portanto, em equilíbrio. 
Experimentalmente para determinar o coeficiente de difusão de qualquer soluto em 
solução deve-se ter a certeza de que o movimento randômico molecular é somente por 
difusão e não devido ao movimento do líquido (por exemplo, convecção). Este problema pode 
ser resolvido utilizando-se géis que são sistemas de estrutura rígida em forma de rede. 
Experimentalmente considera-se que a rede do gel não interfere na difusão da substância em 
estudo. A difusão através de um gel unidimensional (tubo cilíndrico) pode se representada, 
matematicamente, pela Equação 4. 
 
 
Onde Mt /Mo é a fração do soluto que difundiu num determinado tempo t e L é o 
comprimento do cilindro efetivamente utilizado com gel, Mt é a quantidade que difundiu para 
fora o gel no tempo t e Mo é a quantidade total da substância que difunde, no gel. No 
presente experimento o procedimento envolve primeiramente a preparação do gel 
(procedimento abaixo) e posterior medida da variação, com o tempo, de uma propriedade 
física que dependa da concentração da substância difundida do gel para o solvente no qual o 
gel está mergulhado. Neste caso como o soluto é cloreto de potássio KCl, podemos medir a 
condutividade do eletrólito.[1] [2] 
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2. Objetivos 
 
 Determinar o coeficiente de difusão do KCl em gel de ágar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. Materiais e Procedimento 
3.1 Materiais 
Reagentes: 
 KCl sólido, 
 gel de agar, 
 água deionizada; 
Equipamentos: 
 1 condutivímetro, 
 1 agitador magnético. 
Vidraria: 
 1 pipeta volumétrica de 5 mL, 
 1 bastão de vidro, 
 1 balão volumétrico de 50 mL, 
 1 balão volumétrico de 250 mL, 
 1 tubo de difusão (13x1,9 cm), 
 1 béquer de 100 mL, 
 1 béquer de 250 mL (adequado para a imersão do tudo de difusão mais o eletrodo do 
condutivímetro). 
Outros: 
 Espátula, 
 ímãs para agitação, 
 1 lâmina de vidro, 
 1 suporte universal, 
 2 garras, 
 Microondas 
 
3.2 Procedimento 
3.2.1 Preparação 
Solução de KCl: Dissolveu-se 0,4 g de KCl em 50 mL de água destilada. Retirou-se 5 mL desta 
solução e dilua para 250 mL para determinar a condutividade inicial (o) da solução. Antes da 
medida, o eletrodo foi lavado com água destilada várias vezes. Verificou-se se o aparelho 
estava calibrado. Verificou-se se o aparelho estava lendo em mS/cm ou S/cm. Anotou-se o 
valor da condutividade inicial (o) e a temperatura da água. 
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Gel de ágar: Pesou-se 1,0g de ágar em um béquer de 100 mL, adicionou-se os 45 mL de 
solução de KCl e aqueceu-se a mistura de 20 em 20 segundos, duas vezes seguidas no micro-
ondas. 
Tubo de difusão: Anotou-se as medidas do tubo. Fechou-se a extremidade inferior do tubo 
com uma luva de borracha e encaixou-o na base de uma proveta de 50 mL para mantê-lo na 
posição vertical. Colocou-se o tubo e a base dentro de um béquer de 1000 mL com água da 
torneira até o limite superior do tubo tendo o cuidado para não deixar entrar água na parte 
interna tubo. Introduziu-se a solução quente de ágar no tubo de difusão e aguardou-se até a 
gelificação. Usou-se o bastão de vidro para escorrer a solução pelas paredes do tubo evitando 
a formação de bolhas de ar no interior do gel. Aguardou-se até o gel atingisse a temperatura 
ambiente para efetuar as medidas de condutividade. A temperatura do gel estava igual ao da 
água usada para difusão. 
3.2.2. Medidas da difusão do eletrólito por condutividade 
O equipamento consiste do condutivímetro, do eletrodo, do agitador magnético com 
uma barra magnética para agitar a solução. A barra magnética e o eletrodo foram enxaguados 
com água destilada várias vezes antes de iniciar o experimento. O condutivímetro estava lendo 
em unidades de S/cm, ideal para condutividades baixas. 
3.3.3. Montagem do equipamento de medida de difusão 
Colocou-se um béquer de 250 mL sobre um agitador magnético e fixou-se o tubo com 
gel usando uma garra e um suporteuniversal, verticalmente dentro do béquer de modo que a 
sua extremidade inferior fique a mais ou menos 2 cm do fundo. Fixou-se também o eletrodo 
do condutivímetro usando uma garra e um suporte universal verticalmente dentro do béquer 
de modo que sua extremidade inferior ficasse a mais ou menos 2 cm do fundo. 
3.3.4. Medidas de difusão 
Adicionou-se 150 mL de água deionizada ao béquer contendo o tubo de difusão com o 
gel. Acionou-se o cronômetro e ligou-se o agitador em velocidade moderada. A água irá 
receber os íons do KCl por difusão proveniente do gel. Anotou-se o valor da condutividade 1 
minuto após a imersão do cilindro com o gel e na sequência fez-se leituras a cada minuto 
durante 40 minutos. 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Tratamento de dados: 
4.1 No experimento, assumimos que a condutividade da solução de KCl é proporcional à 
concentração, ou seja: Mt /Mo=t /o; onde o = condutividade inicial da solução e t = 
condutividade lida a cada tempo. A condutividade inicial o da solução de KCl, foi medida a 
partir da diluição da solução original de 5 mL para 250 mL, veja item 2.2.1. Portanto não foi 
utilizada toda a solução inicial (50 mL) para a difusão, mas apenas os 45 mL restantes. As 
razões numéricas entre parênteses na Equação 5 representam a correção devido às diluições 
efetuadas 
 
 
 
4.2 Faça uma tabela de dados com os valores obtidos experimentalmente, os calculados de 
(Mt /Mo) (Equação 5) e os correspondentes valores da raiz quadrada do tempo Equação 4. 
 
 
 
Tempo (s) √t (s) ∧t (uS) Mt/Mo 
60 7,745 12,07 2,3459 x 10⁻³ 
120 10,954 17,85 3,4693 x 10⁻³ 
180 13,416 20,99 4,0796 x 10⁻³ 
240 15,492 24,24 4,7113 x 10⁻³ 
300 17,320 27,8 5,4033 x 10⁻³ 
360 18,974 30,1 5,8503 x 10⁻³ 
420 20,494 32,6 6,3362 x 10⁻³ 
480 21,909 35,0 6,8027 x 10⁻³ 
540 23,238 36,8 7,1525 x 10⁻³ 
600 24,495 38,9 7,5607 x 10⁻³ 
660 25,690 40,8 7,9300 x 10⁻³ 
720 26,833 42,5 8,2604 x 10⁻³ 
780 27,928 44,5 8,6491 x 10⁻³ 
840 28,983 45,9 8,9212 x 10⁻³ 
900 30 47,8 9,2905 x 10⁻³ 
960 30,984 49,3 9,5821 x 10⁻³ 
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1.020 31,937 51,3 9,9708 x 10⁻³ 
1.080 32,863 52,5 1,0204 x 10⁻² 
1.140 33,764 53,5 1,0398 x 10⁻² 
1.200 34,641 54,4 1,0573 x 10⁻² 
1.260 35,496 55,3 1,0748 x 10⁻² 
1.320 36,332 56,4 1,0962 x 10⁻² 
1.380 37,148 57,2 1,1117 x 10⁻² 
1.440 37,947 58,2 1,1311 x 10⁻² 
1.500 38,729 59,6 1,1584 x 10⁻² 
1.560 39,497 60,5 1,1758 x 10⁻² 
1.620 40,249 61,4 1,1933 x 10⁻² 
1.680 40,988 62,7 1,2186 x 10⁻² 
1.740 41,713 63,7 1,2380 x 10⁻² 
1.800 42,426 64,9 1,2614 x 10⁻² 
1.860 43,127 65,9 1,2808 x 10⁻² 
1.920 43,818 67,1 1,3041 x 10⁻² 
1.980 44,497 68,1 1,3236 x 10⁻² 
2.040 45,166 69,4 1,3488 x 10⁻² 
2.100 45,826 70,3 1,3663 x 10⁻² 
2.160 46,475 71,5 1,3896 x 10⁻² 
2.220 47,117 72,0 1,4110 x 10⁻² 
2.280 47,749 73,8 1,4344 x 10⁻² 
2.340 48,373 74,6 1,4499 x 10⁻² 
2.400 48,989 76,0 1,4771 x 10⁻² 
 
3.3. Faça o gráfico de (Mt /Mo) vs. raiz quadrada do tempo, (t 1/2), conforme (Equação 4), 
trace a melhor reta. 
Anexo. 
 
3.4. Usando a equação 4 calcule o coeficiente de difusão para o KCl usando a equação da 
reta, y = ax + b para obter o coeficiente angular da reta. Compare o resultado com o valor 
encontrado da literatura. Verifique as unidades de difusão. 
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Anexo. 
 
3.5 Compare os dados de difusão entre KCl, ácido salicílico, paracetamol e cloranfenicol e 
discuta as diferenças, ver tabela 3.9 referência 1, pg 152. 
 
KCl = 18,4 x 10-10 m2 s-1 
Acido salicílico = 11,3 x 10-10 m2 s-1 
Paracetamol = 7,4 x 10-10 m2 s-1 
Cloranfenicol = 5,8 x 10-10 m2 s-1 
 
 Como o coeficiente de difusão é um valor que representa a facilidade com que cada 
soluto em particular se “move” em um determinado solvente, nesse caso a agua, pode-se dizer 
que os ions de KCl tem maior facilidade de se “mover”, ou de se difundir em agua em relação 
as moléculas de outros fármacos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. Questionário 
 
5.1. Procure a definição para os seguintes termos: diálise, osmose e ultrafiltração. Saliente as 
diferenças existentes entre esses processos de difusão. 
 
O termo diálise descreve o transporte de água e solutos por meio de uma membrana 
semipermeável que pode ser artificial, como as membranas dos dialisadores empregados na 
hemodiálise ou biológica, como o peritônio, na diálise peritoneal. A remoção de solutos 
durante a diálise ocorre por meio de dois princípios: difusão e ultrafiltração. 
- Difusão: passagem de solutos do meio mais concentrado (plasma) para o menos concentrado 
(solução de diálise ou dialisato). 
- Ultrafiltração: filtração da água do plasma através da membrana dialítica. [3] 
 
5.2. Procure a relação que existe entre coeficiente de difusão segundo a equação de Stokes-
Einstein, Veja referência 1, pg152, com: 
 
a) temperatura; 
b) o raio ou tamanho da molécula, 
c) viscosidade do meio. 
 
A equação de Stokes-Einstein nos indica que a temperatura é diretamente 
proporcional ao coeficiente de difusão, ou seja, um aumento da mesma leva a um maior D. Já 
a viscosidade e o raio da molécula, são inversamente proporcionais ao coeficiente de difusão. 
 
 
5.3. Conceitue difusão. 
 
Consiste na passagem das moléculas do soluto, do local de maior para o local de 
menor concentração, até estabelecer um equilíbrio nas concentrações e igualar o potencial 
químico no sistema. [4] 
 
5.4. Consulte um livro de farmacologia e descreva brevemente os aspectos fármacos-
cinéticos do paracetamol. 
 
Absorção: administrado oralmente, é rapidamente e quase completamente absorvido 
no trato gastrintestinal. A absorção ocorre por transporte passivo. Em indivíduos adultos as 
concentrações plasmáticas máximas ocorrem dentro de uma hora após a ingestão e variam de 
7,7 a 17,6mcg/mL para uma dose única de 1000mg. As concentrações plasmáticas máximas no 
estado de equilíbrio após administração de doses de 1000mg a cada 6 horas, variam de 7,9 a 
27,0mcg/mL. 
Efeito dos alimentos: a absorção é mais rápida em jejum. Embora as concentrações 
máximas sejam atrasadas quando o paracetamol é administrado com alimentos, a extensão da 
absorção não é afetada. O paracetamol pode ser administrado independentemente das 
refeições. 
Distribuição: o paracetamol parece ser amplamente distribuído aos tecidos orgânicos, 
exceto ao tecido gorduroso. 
Metabolismo: o paracetamol é metabolizado principalmente no fígado e envolve três 
principais vias: conjugação com glucoronídeo, conjugação com sulfato e oxidação através da 
via enzimática do sistema citocromo P450. 
Eliminação: em adultos a meia vida de eliminação do paracetamol é cerca de 2 a 3 
horas e em crianças é cerca de 1,5 a 3 horas. O paracetamol é eliminado do organismo sob a 
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forma de conjugado glucoronídeo (45% a 60%) e conjugado sulfato (25% a 35%), tiois (5% a 
10%), como metabólitos de cisteína e mercaptopurato e catecois (3% a 6%), que são 
excretados na urina. A depuração renal do paracetamol inalterado é cerca de 3,5% da dose. [5] 
 
5.5. Procure na literatura outras formas pelas quais pode-se determinar o coeficiente de 
difusão. 
 
Métodos do copo: é um método simples 
Úmido: eficiente para qualquer tipo de material 
Seco: condições experimentais próximas do ambiente real 
Método da dupla câmara: permite estudar a difusão de vários compostos simultaneamente, 
sendo as condições experimentais próximas do ambiente real 
Método da microbalança: a amostra do material é colocada dentro de 
uma pequena câmara anexada a uma microbalança de alta resolução. É, então, 
fornecido à câmara ar limpo e seco, permitindo, assim, encurtaro tempo de 
estabilização da massa. 
Método da porosidade: consiste na realização de um teste onde se aplica um banho de 
mercúrio que permite caracterizar a estrutura porosa dos materiais (tamanho dos poros e sua 
orientação) através da porosimetria por intrusão do mercúrio. [6] 
 
5.6 Como foram tratados os resíduos químicos gerados no experimento? 
 
Os resíduos químicos gerados são não tóxicos e são biodegradáveis, portanto, o gel foi 
descartado no lixo comum e a solução na pia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. CONCLUSÃO 
 O experimento realizado para medir a difusão simples dos ions de KCl , é de suma 
importância para compreender o funcionamento de vários tipos de fármacos, já que muitos 
deles utilizam desse processo para que sejam absorvidos pelo organismo. 
 O procedimento foi realizado de maneira eficaz e sem maiores problemas, apesar disso 
apresentou uma porcentagem de erro relativamente alta e isso pode ter sido causado por 
contaminantes ou erro no preparo de alguma etapa. É um procedimento relativamente 
simples e barato e explica de forma satisfatória os efeitos da difusão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7. BIBLIOGRAFIA 
[1] FLORENCE, A.T, ATTWOOD, D., Princípios Físico-Químicos em Farmácia; tradução Vol 3, São 
Paulo, USP, 2003, Pg 146. 
[2] CROOKS, J.E., J. Chem. Educ. 66, 614-615, (1989) 
 
[3] PORTAL EDUCAÇÃO. Terapias Dialíticas Atuais. [S. l.], 2016. Disponível em: 
https://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/medicina/terapias-dialiticas-
atuais/17530. Acesso em: 6 nov. 2019. 
 
[4]SÓ BIOLOGIA. Difusão. [S. l.], 2013. Disponível em: 
https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito9.php. Acesso em: 6 nov. 2019. 
 
[5] PARACETAMOL: paracetamol. Marco Aurélio Limirio. Goiás: Neoquímica, [ 2015]. Bula de 
remédio; 
 
[6] TAVARES, David. Métodos para Determinação do Coeficiente de Difusão de COVs em 
Materiais de Construção: Estudo Comparativo. In: TAVARES, David. Difusão. 2009. Dissertação 
(Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia da Universidade do 
Porto, [S. l.], 2009. Disponível em: https://repositorio-
aberto.up.pt/bitstream/10216/60013/1/000134872.pdf. Acesso em: 6 nov. 2019.