PRÁTICA 1 - Interações químicas

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CIÊNCIA DOS 
MATERIAIS 
 
ULBRA ESTER RIEDER E JOSÉ CARLOS KRAUSE DE VERNEY 
 
 
PRÁTICA 1 – INTERAÇÕES QUÍMICAS - PONTOS 
DE FUSÃO E EBULIÇÃO 
 
OBJETIVOS 
 Relacionar as propriedades macroscópicas (como ponto de fusão, PF, ponto de 
ebulição, PE e solubilidade) com o tipo de ligação (iônica e molecular) e força 
intermolecular. 
 Determinar pontos de fusão e ebulição. 
 
INTRODUÇÃO 
Ligações e Interações Químicas 
Substâncias iônicas são aquelas formadas por íons (cátions e ânions) ligados entre si 
por forças de natureza elétrica. 
Substâncias moleculares ou covalentes são formadas a partir do compartilhamento de 
elétrons entre os átomos dos elementos que estão se ligando. Apesar de não 
possuírem íons em sua constituição, as moléculas podem apresentar polos elétricos, 
devido à diferença de eletronegatividade dos elementos; neste caso, são denominadas 
moléculas polares. Quando não há diferença de eletronegatividade ou quando a 
resultante dessas diferenças é nula, a molécula é denominada apolar. 
As substâncias moleculares têm suas moléculas atraídas entre si por forças 
denominadas de intermoleculares. Entre moléculas apolares, a força de atração que 
justifica a sua existência nos estados sólido e líquido é denominada de dipolo 
induzido–dipolo induzido. Entre moléculas polares, a força intermolecular é 
denominada dipolo permanente–dipolo permanente ou simplesmente dipolo – 
dipolo. Em moléculas em que o hidrogênio está ligado ao oxigênio, nitrogênio ou 
flúor, uma interação mais forte ocorre, denominada ponte de hidrogênio (ou ligação 
de hidrogênio). 
 
 
 
Pontos de Fusão e Ebulição 
O ponto de fusão normal de uma substância corresponde à temperatura segundo a 
qual essa substância passa do estado sólido ao estado líquido, à pressão normal (1 
atm). Procedendo ao aquecimento lento e gradual de uma substância no estado 
sólido, à pressão normal, verifica-se que quando a temperatura atinge a temperatura 
de fusão da substância, esta se mantém aproximadamente constante enquanto durar 
a mudança de fase (variações entre 0,5 e 1,0 ºC são aceitáveis na prática). 
O ponto de fusão é característico de cada substância particular. No caso de misturas, a 
temperatura a que se inicia a fusão é variável, dependendo da composição da mistura. 
Durante a fusão de uma mistura, a temperatura não se mantém constante. Por 
conseguinte, se em uma determinação experimental a temperatura variar 
significativamente durante a fusão, uma mistura ou uma substância bastante impura 
está presente. Assim, o estudo do comportamento da temperatura no decurso da 
fusão constitui um critério possível para avaliar o grau de pureza de uma substância. 
A determinação do ponto de fusão de uma substância pode ser feita pelo aquecimento 
do sólido em um banho, ou utilizando equipamentos específicos. O banho a usar para 
o aquecimento da substância é escolhido em função da temperatura previsível de 
fusão da substância. Se esta for inferior a 100 ºC (ponto de ebulição da água), é usual 
o banho-maria. Se for acima de 100 ºC, é necessário recorrer a banhos de óleo, 
glicerina ou parafina. 
O ponto de fusão depende das forças existentes entre as moléculas (ou entre íons, no 
caso de cristais iônicos) da substância sólida. Quanto maior a força intermolecular, 
maior é o seu ponto de fusão. 
Ponto de ebulição normal: se um líquido é colocado em um recipiente fechado, 
parte dele evapora, até que o vapor formado tenha certo valor de pressão 
denominado tensão de vapor. Esta é uma propriedade que depende da temperatura. 
Representa o limite máximo para a evaporação daquele líquido, naquela temperatura. 
Quando a pressão de vapor for igual ao valor da pressão externa exercida sobre o 
líquido, a água ferve, com o característico fenômeno da formação de bolhas de ar na 
massa líquida. Durante a ebulição, bem como em qualquer transição de estados 
físicos, a temperatura do sistema mantém-se constante, até que toda a massa líquida 
passe ao estado gasoso. 
Fatores que Influenciam os Pontos de Fusão e Ebulição 
Nas substâncias moleculares, de um modo geral, dois fatores influem nos PF e PE: 
Tipo de força intermolecular: em moléculas com tamanhos similares, quanto mais 
intensa a atração intermolecular, maiores os PF e PE. 
Ordem crescente de intensidade de interação: 
dipolo induzido–dipolo induzido < dipolo–dipolo < ponte de hidrogênio 
Tamanho da molécula: em moléculas com o mesmo tipo de interação, quanto maior a 
molécula, maiores os PF e PE. 
Para comparar os pontos de fusão e ebulição de diferentes substâncias, esses dois 
fatores devem ser considerados. 
A solubilidade de uma substância (denominada soluto) em outra (denominada 
solvente) está relacionada à semelhança das forças atuantes nas mesmas (iônicas ou 
intermoleculares). Em consequência disso, substâncias iônicas e substâncias 
moleculares polares tendem a se solubilizar em solventes também polares, enquanto 
que substâncias apolares tendem a se solubilizar em solventes apolares. O 
envolvimento das partículas do soluto pelas moléculas do solvente é denominado de 
solvatação e, no caso do solvente usado ser a água é comum substituir-se o termo por 
hidratação. 
O fenômeno da dissolução é fundamentalmente um processo físico-químico, 
dependendo, em grande extensão, das forças de coesão que ligam: as moléculas do 
solvente, as partículas do soluto, e as moléculas do solvente e as partículas do soluto. 
Embora não seja possível prever com precisão quando uma substância é solúvel em 
outra, pode-se estabelecer genericamente que: 
- A dissolução ocorre com facilidade, quando as forças de ligação entre as moléculas 
do solvente, de um lado, e entre as partículas do soluto, de outro, são do mesmo tipo e 
magnitude. 
- Uma substância é solúvel em outra que lhe é semelhante, interpretando esta 
semelhança do ponto de vista estrutural, de polaridade e caráter das forças 
intermoleculares. 
Assim, um composto polar é solúvel em solvente polar. 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Materiais 
Equipamento para determinação do ponto de fusão, chapa de aquecimento, bico de 
Bunsen, almofariz com pistilo, tubo de Thiele, termômetro, tubos capilares com uma 
das pontas fechada, manta de aquecimento, elástico, espátulas, copos de béquer de 25 
mL, pipetas Pasteur, fósforo, garra (fixar tubo de Thiele), suporte universal, tubos de 
ensaio, filme de alumínio. 
Reagentes: acetanilida (C6H5NH(COCH3)), acetato de etila (C4H8O2), hexano (C6H14), NaCl, 
I2, sacarose (C12H22O11), parafina (CnH2n+2 (n>20)). 
 
Verificação Qualitativa do Ponto de Fusão 
- Cubra uma placa de aquecimento com folha de papel alumínio. 
- Coloque uma quantidade pequena de iodo (uma partícula) a uma pequena distância 
do centro. Adicione pequenas porções de açúcar (sacarose), parafina e NaCl em 
posições equidistantes uma das outras e do centro, formando um quadrado. 
- Mantenha a chapa na temperatura máxima. Observe os materiais durante o 
aquecimento e anote a ordem cronológica em que entram em fusão. 
- Interprete as observações considerando a estrutura das substâncias, o tipo de 
ligação química e o tipo de força intermolecular. 
- Pode-se observar que o iodo é uma substância que sublima. Todas as substâncias 
moleculares sublimam? Justifique a sua resposta. 
 
Determinação do Ponto de Fusão 
Utilizar equipamento específico para determinação do ponto 
de fusão (como o da figura ao lado). 
Triturar amostras sólidas de diversos materiais e colocar no 
porta-amostra do equipamento. Realizar o procedimento em 
triplicata. 
 
Temperaturas medidas: 
_______________, _______________, _______________ 
 
Determinação do Ponto de Ebulição 
- Com o bico de Bunsen fechado (líquido inflamável), colocar em um tubo de ensaio 
(ver figura demonstrativa) utilizando uma pipeta Pasteur, o líquido cujo ponto deebulição será determinado. 
- Introduzir no líquido um tubo capilar com 
uma de suas extremidades fechada de modo 
que a extremidade aberta deste fique voltada 
para baixo. 
- Ajustar o tubo de ensaio com a amostra a um 
termômetro por meio de um pequeno anel de 
borracha e colocar este conjunto em um tubo de 
Thiele com água. 
- Aquecer lentamente o tubo de Thiele até que 
uma corrente de bolhas suba rápida e 
continuamente do tubo capilar. Interrompa o 
aquecimento neste ponto. Quando as bolhas 
pararem de sair e o líquido entrar no tubo 
capilar anotar a temperatura. Esta será a 
temperatura de ebulição. Este ponto indica que a pressão atmosférica é idêntica à 
tensão de vapor do líquido. 
- Realizar o experimento em triplicata. 
A correção da temperatura medida (Tm) com a pressão atmosférica P é calculada por: 
ΔT = 1,2X10-4(760 – P)(Tm + 273) 
(Temperatura corrigida) Tc = Tm + ΔT 
 
 
Substância: ___________________ 
Temperaturas medidas: 
_______________ 
_______________ 
_______________ 
Substância: ___________________ 
Temperaturas medidas: 
_______________ 
_______________ 
_______________ 
 
 
 
Tubo de Thiele 
(Ponto de Ebulição)