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UFPB – Universidade Federal da Paraíba CCEN – Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Básica Experimental 30 Aula Prática Nº 03 SOLUBILIDADE 1.0 Objetivos No final desta experiência o aluno deverá: • Identificar algumas variáveis que afetam a solubilidade. • Utilizar técnicas simples de extração, recristalização e filtração. 2.0 Introdução Para que você entenda melhor os termos usados nesta experiência, procure em um livro de química geral as definições dos termos abaixo: - Solvente - Miscível - Solução - Imiscível - Soluto - Polar - Saturado - Não polar - Supersaturado - Eletronegatividade - Extração - Constante dielétrica Assuma que você tem dois béqueres com 100 mL de áua a 25 oC em cada um deles. Se você adicionar NaCl ao primeiro béquer, misturando bem, você encontrará que cerca de 35 g de NaCl se dissolverá. A adição de mais NaCl resulta num acúmulo deste no fundo do béquer, portanto 35 g de NaCl é o ponto de saturação para 100 mL de H2O a 25 oC. Nesta solução NaCl é o soluto e H2O o solvente. Se você adicionar acetanilida ao segundo béquer e misturar bem, você verá que apenas alguns miligramas se dissolverão, quando o ponto de saturação é alcançado. “Para que um sólido se dissolva, as forças de atração que mantêm a estrutura cristalina devem ser vencidas pelas interações entre o solvente e o soluto”. Veja o exemplo da figura abaixo: UFPB – Universidade Federal da Paraíba CCEN – Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Básica Experimental 31 No processo de soltavação aquosa, onde ocorre a dispersão de um sal, como o NaCl, tanto os cátions Na+ como os ânions Cl- tornam-se hidratados com energia suficiente para vencer a energia da rede cristalina. Solutos com polaridades próximas à polaridade do solvente, dissolvem-se em maior quantidade do que àqueles com polaridade muito diferentes. Cloreto de sódio e água são substâncias muito polares, mas acetanilida bem pouco polar. Portanto, NaCl dissolve-se em água, mas acetanilida tem uma solubilidade pequena em água. Figura 1 – Dissolução de NaCl em água Resumindo a regra é: “O semelhante dissolve semelhante” Não é somente a natureza do soluto e do solvente que influenciam na solubilidade, mas a temperatura também é importante. A solubilidade de quase todos os compostos orgânicos aumenta com o aumento da temperatura. Este fato é utilizado na técnica de purificação chamada recristalização. O efeito da temperatura na solubilidade dos compostos inorgânicos varia muito. Enquanto muitos tem a solubilidade aumentada com um aumento de temperatura, alguns tem quase a solubilidade diminuída, e outros, como o NaCl, a solubilidade quase não é afetada. 2.1 Separação e Purificação Os produtos químicos são estraídos de fontes naturais ou são sintetizados a partir de outros compostos através de reações químicas. Qualquer que seja a origem, extrações ou sínteses, raramente produzem produtos puros, e algum tipo de purificação é necessário. Convém observar que compostos comerciais apresentam diferentes graus de pureza, e frequentemente possuem 90-95% de pureza. Para certas aplicações 95% de pureza pode ser satisfatório enquanto que, para outras é necessária uma purificação. As técnicas de purificação mais comuns são: extração, recristalização, destilação e cromatografia. Para a purificação de sólidos, o primeiro método a ser tentado é a recristalização. UFPB – Universidade Federal da Paraíba CCEN – Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Básica Experimental 32 2.2 Recristalização Esta técnica utiliza o fato de que a solubilidade de sólidos em um solvente são diferentes e aumenta com o aumento da temperatura do líquido. Uma solução saturada a uma determinada temperatura é resfriada. Ao ser resfriada a solubilidade diminuí, portanto o sólido precipita. Podendo em seguida ser filtrado e seco. OBS: As impurezas insolúveis podem ser removidas pela filtração da solução saturada num temperatura mais alta. As impurezas que são solúveis no solvente não se cristalizam mesmo na solução fria. 3.0 Procedimento Experimental 3.1 Materiais - 7 Tubos de ensaio - Pipetas de 5 mL - Etanol - Béqueres de 50 mL e 250 mL - 1-Butanol - 1 Rolha para um dos tubos - Querosene - Suporte universal - Acetanilida - Papel de filtro - Iodo ( ≅ 0,03%) - Argola de metal - Funil - Bacia de plástico com gelo - Triângulo de porcelana 3.2 Procedimento 3.2.1 Miscibilidade de Líquidos Prepare as seis misturas em seis tubos de ensaio misturados de 1 a 6, conforme está mostrado abaixo, escreva as suas observações. Não esqueça de agitar cada tubo de forma a homogeneizar a mistura antes de fazer as anotações. CUIDADO – Etanol, butanol e querosene são inflamáveis. 1. 3 mL de H2O + 1 mL de etanol 2. 3 mL de H2O + 1 mL de 1-butanol 3. 3 mL de H2O + 1 mL de querosene 4. 3 mL de etanol + 1 mL de butanol 5. 3 mL de etanol + 1 mL de querosene 6. 3 mL de 1-butanol + 1 mL de querosene UFPB – Universidade Federal da Paraíba CCEN – Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Básica Experimental 33 3.2.2 Extração 1. Coloque cerca de 3 mL de uma solução aquosa saturada de iodo (aproximadamente 0,03% de iodo por massa) no tubo de ensaio. Adicione cerca de 1 mL de querosene. Não agite. Anote suas observações. 2. Coloque uma rolha no tubo e agite. Espere descansar e anote suas observações. 3.2.3 Precipitação Coloque 0,5 g de acetanilida em 4 mL de etanol em um béquer pequeno e agite até sua dissolução. A seguir acrescente 20 mL de água destilada, agite e deixe cristalizar em um banho de gelo. 3.2.4 Filtração Dobre um papel de filtro duas vezes e coloque no funil de vidro como mostra a figura 2. Coloque um béquer ou erlenmeyer em baixo do funil, de modo que a ponta do funil toque a parede interna do béquer. Com a pisseta, molhe o papel de filtro um pouco para fixá-lo no funil. Transporte todo o conteúdo do béquer contendo acetanilida, etanol e água, para o filtro com a ajuda de um bastão de vidro. Terminada a filtração, retire o papel de filtro com acetanilida seca e coloque-a em um frasco adequado. Figura 2 – Esquema de uma filtração simples UFPB – Universidade Federal da Paraíba CCEN – Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Básica Experimental 34 EXPERIÊNCIA No 03 Aluno:___________________________________________________Turma:________ Data: __________ 1. Miscibilidade de líquidos Solução Miscível Parcialmente miscível Imiscível Líquido mais denso 1 3 mL de H2O + 1 mL de etanol 2 3 mL de H2O + 1 mL de 1-butanol 3 3 mL de H2O + 1 mL de querosene 4 3 mL de etanol + 1 mL de butanol 5 3 mL de etanol + 1 mL de querosene 6 3 mL de 1-butanol +1 mL de querosene 2. Extração Observações 3. Precipitação Observações 4. Filtração Observações UFPB – Universidade Federal da Paraíba CCEN – Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Básica Experimental 35 4.0 Exercícios de Fixação1. Por que existe uma grande diferença na solubilidade do NaCl e da acetanilida? 2. Escreva as definições dos seguintes termos químicos: a) miscível b) imiscível c) extração d) soluto e) eletronegatividade f) molécula polar g) molécula apolar h) ligação covalente polar i) ligação covalente apolar 3. A polaridade de uma molécula diatômica é estimada pela diferença das eletronegatividades da ligação dos dois átomos. Quando a diferença das eletronegatividades for ≤ 0,4 a ligação é considerada covalente não polar. Uma diferença de eletronegatividade entre 0,5 a 1,7 indica uma ligação covalente polar e quando a diferença for maior do que 1,7, a ligação é chamada iônica. Usando os valores de eletronegatividade classifique as ligações nas moléculas seguintes como covalente apolar, covalente polar ou iônica: CO ________________ N2 ________________ CaO _____________ Na2O _______________ I2 _________________ LiH _______________ BeH2 ______________ PH3 _______________ CaCl2______________ 4. Para as moléculas poliatômicas, a polaridade de uma molécula é determinada não somente pela polaridade das ligações, mas também pela geometria molecular. Embora CO2 possui ligações covalentes polares, a molécula é não polar devido ao fato de que o momento dipolar (ou o momento dipolo elétrico) resultante ser zero. Por outro lado, a molécula de água é polar, pois suas ligações formam um ângulo menor que 180 oC, não sendo linear como a molécula o CO2. Assim a molécula da água possui um momento dipolar diferente de zero. Baseando-se nestas informações, verifique cada molécula abaixo se é polar ou não polar: UFPB – Universidade Federal da Paraíba CCEN – Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Química Básica Experimental 36 Sublinhe os compostos que você acredita que sejam solúveis na água. Justifique sua resposta: C H Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl C S C S N H HH S H H C H H H OH C O H H C CH H Tetracloreto de Carbono Clorofórmio Dissulfeto de Carbono Amônia Sulfeto de Hidrogênio Metanol Aldeído Fórmico Acetileno a) NaCl b) LiBr c) Etanol d) Metanol e) Etano f) Bromo 5. Coloque em ordem decrescente de polaridade os quatro líquidos utilizados nesta experiência começando pela água que é o mais polar. 6. 2 mL de água são adicionados a 2mL de outro líquido formando um par imiscível ( isto é duas fases, água e o outro líquido). O que você pode fazer experimentalmente para descobrir se a água constitui a fase inferior ou a superior? 7. Qual é a cor da solução de iodo e água e do iodo e querosene? 8. O que você observou depois de agitar a solução de iodo e água com querosene? 9. O iodo é mais solúvel em água ou querosene? 10. Explique o que você observou quando você adicionou a solução de acetanilida com etanol na água. A acetanilida é mais solúvel em água ou etanol? Aula Prática Nº 03 SOLUBILIDADE
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