Experimento - Determinação do Coeficiente de Partição - Físico-química

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO - CAMPUS DIADEMA 
FARMÁCIA – NOTURNO 
FÍSICO-QUÍMICA – PROFS. RICARDO A. GALDINO, NORBERTO S. 
GONÇALVES E LUCIA K. NODA 
EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PARTIÇÃO DE UMA 
SUBSTÂNCIA ENTRE DOIS LÍQUIDOS IMISCÍVEIS 
 
GRUPO: Gabriella Lisboa Nº MATRÍCULA: 121311 
 Mariana Teixeira 121404 
 Marina Rosseto 123426 
 
RESUMO 
 
A partir da Lei de Distribuição de Nernst aplicada para moléculas que se 
associam a um dos solventes imiscíveis (e que resulta em uma equação da reta), 
foram determinados e avaliados o coeficiente de partição (K) do ácido benzoico 
(C7H6O2) em água e hexano e seu grau de associação (n) em hexano, representado 
pelo coeficiente angular da equação. A distribuição de ácido benzoico entre as fases 
aquosa (B) e hexânica (A) foi analisada mediante titulação com hidróxido de sódio 
(NaOH) e plotagem de um gráfico contendo os valores de lnCsA (concentração do 
soluto na fase A) em função de lnCsB (concentração do soluto na fase B). O grau de 
associação obtido foi 0,08791 e indica a formação de dímeros entre as moléculas do 
ácido benzoico quando em hexano, o que torna complicada a atribuição do valor 
padrão do coeficiente de partição (calculado pela forma simples da Lei de Distribuição 
de Nernst) pelo fato de haver duas espécies químicas diferentes em solução. O 
coeficiente linear obtido foi 0,2774 e representa -ln(K/n), e, a partir deste valor, foi 
quantificado um K de 0,6661 para o ácido benzoico em água-hexano, indicando que 
este possui maior afinidade pelo hexano, devido ao seu anel benzênico (apolar). 
 
OBJETIVOS 
 
Os objetivos do experimento realizado foram determinar o coeficiente de 
partição do ácido benzoico em dois solventes imiscíveis entre si, no caso, água e 
hexano, e seu grau de associação em hexano. 
PARTE EXPERIMENTAL 
 
Em um balão preso em suporte universal foram colocados 25 mL de água 
destilada, 25 mL de hexano e 0,0497 g de ácido benzoico triturado. O balão foi 
tampado e retirado do suporte para agitação manual, tomando-se o cuidado de 
equalizar a pressão abrindo a torneira inferior (sempre segurando o balão pelas 
extremidades). Em seguida, aguardou-se 5 minutos com o balão novamente preso ao 
suporte para que as fases se separassem e o soluto se distribuísse entre elas. A fase 
inferior, aquosa, foi transferida para um béquer e, com uma pipeta graduada, foi 
retirada uma alíquota de 8 mL para um Erlenmeyer. Adicionou-se 25 mL de água 
destilada e duas gotas de fenolftaleína e efetuou-se titulação usando solução de 
NaOH a 0,0199 M: o Erlenmeyer foi posicionado abaixo da abertura de uma bureta 
contendo NaOH, que foi gotejado aos poucos até que a solução de água-ácido 
benzoico atingisse seu ponto de viragem (neutralização). A titulação foi feita em 
duplicata e a média dos dois volumes de NaOH utilizados foi 2 mL. 
A fase hexano-ácido também foi transferida do balão para um béquer e dela 
foram retirados 5 mL para um Erlenmeyer. Tal como a fase aquosa, foram adicionados 
25 mL de água destilada e duas gotas de fenolftaleína e a solução submetida à 
titulação em duplicata com NaOH. A média dos volumes de NaOH utilizados foi 3,1 
mL. 
Ambos os procedimentos foram realizados para massas distintas de ácido 
benzoico. Tanto as massas quanto suas respectivas médias de volume de NaOH 
necessários para a neutralização se encontram na tabela abaixo. 
 
Massa de ácido 
benzoico (g) 
Fase aquosa Fase orgânica 
Volume médio de 
NaOH (mL) 
Volume médio de 
NaOH (mL) 
0,0497 2,0000 3,1000 
0,1050 4,6000 6,2000 
0,1512 6,4500 9,8500 
0,2040 7,9000 10,2000 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A Lei de Distribuição de Nernst relaciona a quantidade de soluto distribuída 
entre duas substâncias imiscíveis no momento do equilíbrio: 
 
K = CsB/CsA 
(para soluções diluídas ideais; caso contrário, utiliza-se a atividade do soluto em cada 
uma das fases), com A indicando a fase orgânica e B a fase aquosa. 
 
A partir disso, pode-se inserir o soluto como passível de se associar a uma das 
fases. Isso modifica a lei, que, após manipulada apresenta a equação de uma reta: 
 
lnCsA = -ln(K/n) + nlnCsB 
 
Por meio desta equação é possível inferir o valor do coeficiente de partição K e 
do grau de associação n por meio da plotagem de um gráfico de lnCsA em função de 
lnCsB. Traçando uma reta média dos pontos, atribui-se o valor do coeficiente angular 
da reta que corresponde a n, e, através do coeficiente angular e de um dos pontos é 
obtido o valor do coeficiente linear, -ln(K/n) – o método de prolongamento da reta em 
direção ao eixo lnCsA não se mostrou eficiente pelo fato do gráfico plotado não se 
iniciar em 0 em ambos os eixos. Com os valores de n e -ln(K/n) facilmente determina-
se o valor de K. 
As concentrações de ácido benzoico em ambas as fases foram calculadas para 
cada massa do soluto utilizada. Para isso, admite-se que 1 mol de ácido requer 1 mol 
de NaOH para sua neutralização, seguindo as proporções estequiométricas da 
reação: 
 
C7H6O2 + NaOH → C7H5Na + H2O 
 
Ou seja: 
 
CNaOH.VNaOH = Các.Vác 
 
 Os valores das concentrações e os respectivos ln são dados a seguir: 
 
 
 
Os resultados destas considerações estão apresentados abaixo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Massa de 
ácido 
benzoico (g) 
Fase aquosa Fase orgânica 
Concentração 
de ácido 
benzoico 
(mol/L) 
lnCSB 
Concentração 
de ácido 
benzoico 
(mol/L) 
lnCSA 
0,0497 0,0049 -5,3185 0,0123 -4,3981 
0,1050 0,0114 -4,4741 0,0246 -3,7050 
0,1512 0,0160 -4,1351 0,0392 -3,2390 
0,2040 0,0196 -3,9322 0,0405 -3,2064 
O coeficiente de partição é dado para um soluto em determinado solvente, e 
indica o quanto do soluto estará presente quando esse for submetido à presença de 
dois solventes que não se misturam. Contudo, o grau de associação infere que há 
duas espécies químicas diferentes, já que o ácido formará dímeros quando em contato 
com o hexano devido à sua parte polar, que não interage com o solvente, mas sim 
entre si mesmo, formando ligações de hidrogênio. Isso dificulta que seja atingido o 
valor padrão de K para ácido benzoico em água-hexano, calculado simplesmente por 
K = CsB/CsA e que resulta, em média, em 0,4384. Um relatório apresentado no XLVI 
Congresso Brasileiro de Química da Associação Brasileira de Química (ABQ) 
apresentou, para o mesmo experimento, valor do coeficiente de partição para o ácido 
benzoico no sistema água-hexano de 0,398. Em comparação ao obtido, são 
discutíveis como justificativa da disparidade as condições nas quais ambos os 
experimentos foram feitos, como a temperatura, pressão e etapas de preparação da 
fase aquosa, por exemplo, que nesse caso foi submetida a aquecimento. Variações 
no valor de K não deveriam acontecer por se tratar de uma constante, mas não se 
pode excluir a influência dos fatores experimentais nesse resultado. 
A diluição das alíquotas com 25 mL de água antes da titulação é feita para que 
a fração se aproxime o máximo possível de uma solução ideal; desta forma, pode-se 
utilizar nos cálculos a concentração do soluto ao invés de sua atividade. 
 
CONCLUSÃO 
 
A Lei de Distribuição de Nernst relaciona a distribuição de um soluto entre duas 
fases imiscíveis através da quantidade de soluto em cada fase ao atingir o equilíbrio. 
Se modificada de forma a indicar que o soluto se associa a uma das fases, torna-se 
uma equação de reta, permitindo a utilização de um gráfico para determinar os valores 
do grau de associação do soluto (n) e do coeficiente de partição (K). 
Utilizando este conceito, a distribuição de ácido benzoico, em diferentes 
quantidades, entre as fases aquosa (B) e hexânica (A) foi analisada mediante titulação 
(permitindo saber o número de mols de ácido presentes na fração e, 
consequentemente,a concentração desta fração) e plotagem de um gráfico contendo 
os valores de lnCsA em função de lnCsB. O coeficiente angular da reta obtida é 0,08791 
e representa n, que indica a formação de dímeros entre as moléculas do ácido 
benzoico quando em hexano, tornando complicada a atribuição do valor padrão de K, 
proveniente da Lei de Distribuição de Nernst, pelo fato de haver duas espécies 
químicas diferentes em solução. O coeficiente linear é 0,2774 e representa -ln(K/n), e, 
com isso, foi possível descobrir o valor de K para o ácido benzoico em água-hexano: 
0,6661, indicando que o ácido benzoico possui maior afinidade pelo hexano devido ao 
seu anel benzênico, logo, às interações intermoleculares presentes nas moléculas. 
 
REFERÊNCIAS 
 
MAGRIOTIS, Z. M.; RAMALHO, T. C. de. Práticas de Físico-Química. Lavras: UFLA, 
2008. 
 
Alunos: SILVA, F. J. M. da; ALVARENGA, G. M. de; ANHESINE, N. B.; COSTA, R. C; 
BOTERO, W. B. Professor: MARQUES, R. F. C. UNESP. 2014. Experimento: 
Solubilidade. Disponível em: 
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgy_sAE/solubilidade>. 
 
LIBERATTI, L. Experimento: Determinação do coeficiente de partição de uma 
substância em dois líquidos imiscíveis. Bacharelado em Química – UEL. Disciplina: 
Físico-Química Experimental. 2013. Disponível em: 
<https://www.trabalhosgratuitos.com/Sociais-Aplicadas/Servi%C3%A7o-
Social/Determina%C3%A7%C3%A3o-Do-Coeficiente-De-Parti%C3%A7%C3%A3o-
De-Uma-Subst%C3%A2ncia-56569.html>. 
 
SILVA, N.P. - UNA; MARTINS, D.F.C. - UNA; VIEIRA, C.A. - UNA, UNIFENAS, 
UNINCOR, UIT. Determinação do coeficiente de partição do ácido benzoico em 
diferentes solventes orgânico. XLVI Congresso Brasileiro de Química – Área: 
Educação em Química – Associação Brasileira de Química. 2006. Disponível em: 
<http://www.abq.org.br/cbq/2006/trabalhos2006/6/122-203-6-T1.htm>. 
 
http://www.abq.org.br/cbq/2006/trabalhos2006/6/122-203-6-T1.htm