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ESTUDO DA SOLUBILIDADE DOS COMPOSTOS E DETERMINAÇÃO DE ÁLCOOL NA GASOLINA Palavras Chave: solubilidade, polaridade, estrutura molecular, álcool, gasolina. Resumo A prática realizada permitiu o conhecimento acerca da solubilidade de compostos orgânicos, seguida das suas propriedades químicas, além do teor de álcool na gasolina. Através da mistura de solutos e solventes foi possível identificar as fases existentes em cada tubo ( homogênea e heterogênea) através de uma quantidade de gasolina, acrescida de solução de água( H2O) foi possível determinar a quantidade do álcool em gasolina (Parte II). Os resultados encontrados apontam as polaridades dos compostos, a geometria molecular e as forças intermoleculares. Introdução A solubilidade de compostos orgânicos é uma propriedade bastante relevante na química, pois é a capacidade de uma substância de se dissolver em outra. Para entender a capacidade de solubilização dos compostos, é necessário ter conhecimento da sua estrutura molecular, especialmente sobre o seu estado de polaridade, a qual é a principal característica do composto orgânico para a compreensão de sua solubilidade, além das forças intermoleculares que são forças responsáveis pela união das moléculas e que se estas forças serem fortes a probabilidade de dissolução das substancias aumenta. Através de diversos ensaios de solubilidade, é possível fazer a visualização da miscibilidade de alguns solutos, e com um baseamento teórico sobre solubilidade, será possível determinar a quantidade de álcool presente na gasolina. Segundo Claudia Rocha Martins (Instituto de Química – UFBA), 2013, “a solubilidade de uma substância orgânica está diretamente relacionada com a estrutura molecular, especialmente com a polaridade das ligações e da espécie química como um todo (momento de dipolo). Geralmente, os compostos apolares ou fracamente polares são solúveis em solventes apolares ou de baixa polaridade, enquanto que compostos de alta polaridade são solúveis em solventes também polares, o que está de acordo com a regra empírica de grande utilidade: “polar dissolve polar, apolar dissolve apolar” ou “o semelhante dissolve o semelhante”. A solubilidade depende, portanto, das forças de atração intermoleculares que foram documentadas pela primeira vez por Van der Waals.”. Esse artigo tem como maior objetivo, mostrar os resultados obtidos a partir de experimentos, onde poderemos visualizar todo o processo e entender a polaridade dos compostos, a influencia da polaridade das moléculas na solubilidade, assim como o uso da solubilidade para a determinação das quantidades exatas de soluto e solvente. Experimental Parte I – Ensaio sobre a solubilidade dos compostos Solvente* Soluto* Agitar Observar Tubo de ensaio http://www.unifacs.br/ * Repetir o processo com diferentes solutos e solventes. Materiais utilizados: 12 tubos de ensaio Reagentes: Água Etanol Hexano Óleo Cloreto de Sódio Gasolina Nessa primeira parte experimental, 12 tubos de ensaio foram numerados, e foram adicionados nos tubos diferentes solventes e solutos de acordo com a tabela abaixo: Tabela 1. Solutos e solvents Soluto Solvente Água Água Etanol Hexano Etanol Tubo 1 Hexano Tubo 2 Tubo 6 Óleo Tubo 3 Tubo 7 Tubo 10 Cloreto de sódio Tubo 4 Tubo 8 Tubo 11 Gasolina Tubo 5 Tubo 9 Tubo 12 Depois de colocado todos os solventes e solutos em seus respectivos tubos, foi feita a observação da miscibilidade dos solutos nos diferentes solventes e foi concluído que os tubos 1, 4, 6, 8, 9, 10 e 12 apresentaram apenas uma fase, então podem ser classificados como misturas homogêneas e os demais apresentaram mais de uma fase e podem ser classificados como heterogêneas. Parte II – Determinação de álcool em gasolina 5 mL de gasolina 5 mL de sol. H2O Tampar/agitar Observar Materiais utilizados: Proveta de 10mL Reagentes: Gasolina Solução de H2O Nessa segunda parte experimental foi adicionado a uma proveta certa quantidade de gasolina e certa quantidade de água(H2O), indicados acima nessa respectiva ordem e depois foi misturado a solução, virou-se a proveta de 4 a 5 vezes de modo que não ocorresse nenhum vazamento. Após virar a proveta foi possível perceber que houve uma redução do volume de gasolina na proveta, essa diminuição ocorreu pelo fato de que o álcool é mais solúvel em água do que em gasolina, fazendo com que estes dois solventes unissem, e sendo perceptível a visualização das fases existentes. Depois de separar o álcool da gasolina, você pode saber o volume do álcool obtido simplesmente diminuindo o volume inicial da gasolina do volume final que é o numero obtido após a separação, também é possível calcular a porcentagem de álcool retirado da gasolina usando a formula abaixo: % álcool = ViG – VfG x 100 ViG Resultados e Discussão Parte I – Ensaio sobre a solubilidade dos compostos Na primeira parte da prática ocorreu o teste de miscibilidade dos solutos em diferentes solventes nos 12 tubos de ensaio. Começando pelo Tubo de ensaio 1 (água e etanol) pode-se considerar que ocorre a formação de uma fase, visto que o álcool é uma substancia anfipática, portanto possui uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica – sua molécula possui uma parte apolar e uma extremidade polar, o grupo OH, que realiza ligações de hidrogênio com as moléculas Proveta de 10 mL de água. Devido à parte hidrofílica, a mistura com a água é homogênea. O Tubo de ensaio 2 (água e hexano) apresentou duas fases. O hexano é uma substância apolar, portanto dissolve-se mais dificilmente em substâncias polares, devido a insuficiente interação entre suas moléculas e as da água. O Tubo de ensaio 3 (água e óleo) apresenta uma solução de duas fases. O óleo de cozinha, um triglicerídeo, é apolar. Portanto as moléculas das duas substâncias não interagem o suficiente para que haja uma mistura heterogênea, não há dissolução. A solução do Tubo de ensaio 4 (água e cloreto de sódio) apresenta uma única fase(homogênea). O cloreto de sódio é um composto iônico formado por Na+ e Cl-. Quando colocado na água, o NaCl sofre dissociação. O sódio, que é o íon positivo dessa substancia, é atraído pelo oxigênio. O cloro, que é a parte negativa dessa substancia, é atraído pelo hidrogênio. Devido a isso, ocorre a solvatação, que é quando um composto iônico ou polar dissolve-se em uma substancia polar. Os íons ou as moléculas do soluto são arrodeados pelo solvente. O Tubo de ensaio 5 (água e gasolina) apresenta duas fases. A água é polar. A gasolina é um hidrocarboneto, logo é apolar. Portanto as duas substâncias não interagem, suficientemente para que haja uma mistura heterogenea. No Tubo de ensaio 6 se tem etanol e hexano. O hexano é um hidrocarboneto, portanto é apolar. O álcool é uma substancia anfipática, logo sua molécula interage suficientemente com moléculas polares e apolares. Devido a isso, esta mistura apresenta apenas uma fase. O Tubo de ensaio 7 (etanol e óleo) apresenta uma fase. Devido à anfipaticidade do álcool, a mistura com o óleo vegetal, um triglicerídeo e portanto possui molécula apolar, é homogênea.O Tubo de ensaio 8 (etanol e cloreto de sódio) apresenta uma fase. Devido a anfipaticidade do álcool e o NaCl ser um composto iônico, ocorre o fenômeno da solvatação. Portanto a mistura apresenta uma característica homogênea. O Tubo de ensaio 9 (etanol e gasolina) Apresenta uma fase. A gasolina, um hidrocarboneto, é apolar. O álcool possui anfipaticidade. Devido a essa propriedade do álcool, a solução entre essas substancias é homogênea. No Tubo de ensaio 10 (hexano e óleo) tanto o hexano, um hidrocarboneto, e o óleo vegetal, um triglicerídeo, são substancias apolares. Portanto esta solução apresenta apenas uma fase. Tubo de ensaio 11 (hexano e cloreto de sódio) - compostos iônicos não se dissolvem em substancias apolares, pois estas não possuem polos que atraiam os íons do soluto. Devido a isso, esta solução apresenta duas fases(heterogênea), pois o Hexano é uma substância apolar e o Cloreto de Sódio( NaCl) é uma substância polar. Tubo de ensaio 12 (hexano e gasolina) - apresenta uma fase. O hexano e a gasolina são hidrocarbonetos, devido a isso estas substancias são apolares. Portanto esta mistura é homogênea . Parte II – Determinação de álcool em gasolina Na segunda parte experimental foi adicionado gasolina (5 mL) e uma solução de H2O (5 mL) em uma proveta de 10 mL que após ser tampada e virada algumas vezes se constatou que houve um acréscimo na parte mais clara da mistura, ficando esta em baixo, ou seja, a solução de água (H2O) retira o álcool da gasolina ficando na parte inferior, constatando sua densidade maior. O volume da gasolina finalizou com um representativo de 3,8 mL e a solução água(H2O), juntamente com o álcool(etanol) compondo 6,2 mL, sendo possível aferir a porcentagem de redução da gasolina através da fórmula: % álcool = ViG – VfG x 100 = 5 – 3,8 ViG 5 1,2/5 x 100 = 24 % de álcool 24 % de redução da gasolina. Conclusão Ao término da prática pôde-se concluir que solubilidade refere-se ao potencial de dissolução de uma substância em outra. Outro conceito visto foi o de miscibilidade – capacidade da formação de uma mistura homogênea (uma fase), onde é necessário que as substâncias possuam naturezas iguais de polaridade (semelhante dissolve semelhante), ou seja substâncias formadas por moléculas polares geralmente se dissolvem melhores em solventes formados por moléculas também polares, o mesmo ocorrendo em substâncias apolares, além das forças de atração intermolecular e o tamanho da cadeia carbônica. Encontramos a porcentagem do álcool na gasolina com a segunda parte da prática, utilizando os mesmo conhecimentos de solubilidade, verificando que o etanol possui natureza polar e apolar, sendo a mais forte a polar (-OH) que possui maior afinidade com a solução de Água(H2O), desprendendo-se da gasolina permitindo o cálculo simples do mesmo, que se concluiu com 24% de redução do volume da gasolina, o que representa também a 24% de etanol na gasolina, representando uma gasolina não adulterada, já que a ANP – Agência Nacional de Petróleo – permite um máximo de 25% de etanol, a gasolina com etanol libera menos monóxido de carbono para o meio ambiente. Referência Bibliográfica J.B. Russel; Química Geral. 2ª ed. Vol.2. São Paulo: Makron Books, 1994. L.V. Quagliano, L.M. Vallarino; Química; Guanabara Dois; Rio de Janeiro, 1985. MAIA, Daltamir Justino e BIANCHI, J.C. de A.; Fundamentos de Química Geral. Pearson: São Paulo-SP, 2007.
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