Relatório Organica Experimental Alcool em gasolina

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DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ÁLCOOL NA GASOLINA E EFEITO “SALTING OUT”
INTRODUÇÃO
Sendo um dos derivados do petróleo, obtido a partir de processos refino, a gasolina está na segunda posição entre os combustíveis mais utilizados no Brasil, ficando atrás só do óleo diesel. Constituído por mais de 400 compostos diferentes, a origem do petróleo e os processos de obtenção para a produção da gasolina são os principais interferentes na sua composição final [1].
Em sua composição química estão presentes os hidrocarbonetos que pertencem principalmente às classes das parafinas, olefinas, naftalenos e aromáticos, em menores quantidades, os compostos oxigenados formados por moléculas com cadeias de 4 a 12 átomos de carbono. Mesmo que em baixa concentração, estão presentes na gasolina contaminantes tóxicos naturais, compostos formado por enxofre, oxigênio, benzeno, alguns metais e nitrogênio [2].
A produção nacional de petróleo cresceu 3% em 2016, atingindo a média de 2,52 milhões de barris diários, sendo que a gasolina teve um aumento de consumo 9,5% [1]. Sendo um dos principais combustíveis utilizados, há uma preocupação em relação a qualidade do combustível, que por sua vez se houver adulterações em sua composição poderá causar danos aos componentes mecânicos dos motores, prática de concorrência desleal entre distribuidores, impactos ambientais e fraude no sistema de arrecadação de impostos [3].
O órgão que regulamenta e fiscaliza a qualidade da gasolina no Brasil é a Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), segundo a ANP combustíveis que não estiverem dentro das normas estabelecidas são considerados adulterados, no caso da gasolina a porcentagem de álcool permitida atualmente é de até 27% [4].
O uso de métodos rápidos e confiáveis para análise do combustível proporciona uma facilidade em sua aplicabilidade, sendo que o método proposto pela Resolução ANP n.º 09/2007, na qual a adição de certa quantidade de solução de cloreto de sódio na gasolina provoca a migração do álcool para a fase aquosa, separando-o da gasolina, dessa maneira pretendeu-se analisar a percentagem de álcool em uma amostra de gasolina.
Efeito “salting out”
Os componentes puros na indústria química têm um grau de importância elevado, com isso, a separação de misturas para obter um maior grau de pureza das substâncias se
faz necessário. Com a crescente demanda por produtos e processos que causem o menor dano a natureza, a indústria procura métodos de separação de materiais com processo simplificados, mas que não perca a qualidade do produto [3].
A extração é um método físico de separação, que é adicionado um solvente à mistura onde se encontram os componentes que deseja separar. Com o contato entre as fases, o solvente acaba dissolvendo o componente de interesse ocasionando a separação dos mesmos na solução [5].
Ao escolher um solvente é necessário analisar suas características, volatilidade, seletividade, miscibilidade em água, toxicidade e custo. Métodos que visam o aumento da solubilidade nos solventes, são de bastante interesse visando o barateamento dos processos de extração. O acréscimo de alguns eletrólitos em concentrações adequadas em sistemas não eletrolíticos pode trazer um bom resultado para todo o processo [5].
A adição de um eletrólito a uma solução não-eletrolítica provoca uma diminuição da solubilidade, esse efeito é chamado de efeito “salting out” onde tem larga aplicação em extração de solvente, pois esse método aumenta a recuperação dos líquidos na solução aquosa [5]
O efeito “salting out” resulta na separação de uma segunda fase liquida, geralmente constituída de compostos orgânicos. O fundamento do efeito pode ser explicado pela formação de novas interações intermoleculares do eletrólito com a fase aquosa, o que acarreta numa menor solubilidade de outros compostos, ocasionando a separação de fases [5].
MATERIAIS E REAGENTES
Gasolina comercial
Solução saturada de NaCl
Provetas com tampa ou rolha
Corante - azul de metila
Álcool isopropílico 70%
Sulfato de amônio finamente dividido
Béquer
Pipeta graduada
Procedimentos prática 1
Com auxílio de uma pipeta graduada, foi adicionado 5 mL de gasolina em uma proveta de 10 mL.
Em seguida, foi adicionado uma quantidade de NaCl em um béquer contendo água até atingir a saturação.
Usando uma solução saturada de NaCl, completou-se o volume da proveta até 10 mL, a proveta foi fechada e agitada vigorosamente até a mistura dos líquidos.
Após ser agitada, a proveta foi colocada em repouso até que as duas fases fossem separadas.
O volume das fases foi lido e anotado.
Calculou-se a porcentagem dos dois líquidos presentes na solução
Procedimentos prática 2
Usando uma proveta de 50 mL, foi adicionado 15 mL de água e uma gota de corante, tampou-se e foi realizada uma inversão para a mistura do conteúdo.
Adicionou-se a solução, 15 mL de álcool isopropílico 70%, tampou-se a proveta e os dois líquidos foram misturados por inversão.
Foi adicionado na solução 7 g de sulfato de amônio (NH4)2SO4 finamente dividido e logo após com o recipiente tampado, agitou- se vigorosamente cerca de 10 segundos.
Após agitar foi colocado em repouso, até que houve formação de duas fases.
Os efeitos e volumes foram observados e anotados
OBJETIVOS
Determinar o teor de álcool na gasolina, observar o efeito “salting out”.
RESULTADOS DE DISCUSSÕES Determinação do teor de álcool na gasolina
Ao transferir 5 ml de gasolina para uma proveta de 10 ml que foi completada com uma solução saturada de NaCl, foram observadas as características organolépticas de cada componente, onde a gasolina, cor amarelo transparente ocupou a parte superior da proveta e o álcool, incolor, ocupou a parte inferior, conforme exemplificado na figura abaixo.
Figura 1: Formação de fases estacionárias
Fonte: Mundo educação
Essa disposição espacial dos líquidos está correlacionado com a densidade específica de cada um. A gasolina, por possuir moléculas de hidrocarbonetos na sua composição possui um momento dipolar baixo, ou zero, o que faz com que ocupe um volume maior e tenha uma menor densidade, uma vez que esse componente possui forças intermoleculares fracas. Com a água e o etanol ocorre o contrário. Por possuir em suas estruturas átomos que deslocam a densidade eletrônica para si, as forças intermoleculares são mais fortes, o que leva a ter uma maior densidade e ficar na parte inferior da proveta [7] [8].
O etanol é um composto orgânico bastante interessante quando se trata da sua solubilidade, uma vez que além de ser solúvel em compostos polares como a água, é também solúvel em hidrocarbonetos como a gasolina, que é apolar. Isso se dá ao fato de
que em sua estrutura a cadeia carbônica pode formar interações dipolo-dipolo, e a extremidade que contém o grupo funcional OH, ligações de hidrogênio [3] [8].
Em decorrência disso, é possível determinar o teor de álcool presente na gasolina a partir da variação do volume na proveta. Quando se mistura gasolina com uma solução saturada de cloreto de sódio que é mais polarizada que a água, o etanol presente na gasolina é atraído pela solução formando interações intermoleculares do tipo ligações de hidrogênio, que são bem mais fortes que as interações dipolo-dipolo, formando assim duas fases estacionárias [6] [8] [3].
Cálculo do teor de álcool na gasolina:
Foi possível extrair 1,3 ml de etanol, sendo assim:
5 ml ------------ 100 %
1,3 ml	x
5ml . x = 1,3 ml . 100 % X = 26 %
Efeito “Salting out”
Para se observar o efeito “salting out”, foi adicionado em uma proveta de 50 mL 15 mL de água destilada, acrescentando uma gota de corante. Após uma agitação vigorosa, adicionou-se 15 mL de álcool isopropílico 70 % que posteriormente foi submetido a proveta a uma agitação brusca. Por fim, foi adicionado 7 g de sulfato de amônio e agitando logo em seguida. Após colocar a proveta em repouso, pode-se observar a formação de duas fases, como mostrado na figura abaixo.
Figura 2:Mistura homogênea antes da separação de fases.
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Figura 3: Separação das fases
	
Fonte: Arquivo pessoal	Fonte: Arquivo pessoal
A formação de duas fases é decorrente das forças de interações moleculares, alteradas ao longo de toda prática. Assim, com a adição do corante a água se forma interações intermoleculares do tipo ligações de hidrogênio. Após acrescentar álcool isopropílico, a mistura se permaneceu homogênea em virtude de o álcool formar ligações de hidrogênio, tornando o mesmo solúvel no meio [8].
No entanto, com a adição do sulfato de amônio, um sal que possui um elevado grau de dissociação, houve a formação de novas interações intermoleculares denominadas íon-dipolo. Essas novas interações são mais intensas que as ligações de hidrogênio, desfazendo as interações entre a água e as moléculas orgânicas e obrigando- a formar interações íon-dipolo com o sal, observando assim duas fases, uma incolor (sulfato de amônio e água) e uma segunda fase estacionária formada pelo corante e o álcool isopropílico [8] [9].
CONCLUSÃO
Através do desenvolvimento dos procedimentos experimentais, foi possível observar e determinar o teor de álcool na gasolina através das forças de interações intermoleculares, no qual está de acordo com as regulamentações da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). Também foi possível observar o efeito “salting out”, avaliando as forças das interações intermoleculares, observada pela formação de duas fases estacionárias.
REFERÊNCIAS
MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, Balanço Energético Nacional, Ano Base 2016, disponível em: https://ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio_Final_BEN_2017.pdf, acessado em julho de 2018.
CARVALHO E DANTAS FILHO, Estudo da Qualidade da Gasolina Tipo A e sua Composição Química Empregando Análise de Componentes Principais, Revista Química Nova, Vol. 37, No. 1, 33-38, 2014.
MOTA, L.A. et al. Determinação do teor de álcool presente na gasolina comercializada na cidade de Pontes e Lacerda – MT. In: 53º Congresso Brasileiro de Química, Rio de Janeiro de 14 a 18 de outubro de 2013. ISBN: 978-85-85905-06-4.
AGÊNCIA NACIONAL DE PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS (ANP), Legislações Especificas para a Gasolina, disponivel em: http://www.anp.gov.br/petroleo-derivados/155-combustiveis/1855-gasolina, acessado em julho 2018.
SANTOS, GEORMENNY ROCHA DOS, Equilíbrio liquido-liquido em sistemas eletrolíticos aquosos, Campinas- SP, 1999, disponível em: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/267285, acessado em 04 de julho de 2018.
SOARES, A.M.S. et al. Determinação de teor de álcool na gasolina no município de Santarém – PARÁ. In: 57º Congresso Brasileiro de Química, Gramado/RS de 23 a 27 de outubro de 2017. ISBN:978-85-85905-21-7.
MELISSA DAZZANI, PAULO R.M.; CORREIA, PEDRO V.O.; MARCONDES, MARIA E.R. Explorando a Química na determinação do teor de álcool na Gasolina. Química nova na escola. Nº 17, MAIO 2003.
ROCHA, R. W. Interações intermoleculares. Cadernos temáticos de Química Nova na Escola. Nº 4, MAIO 2001.
RODRIGUES, L. Forças intermoleculares. Disponível em:
<http://www.quimicasuprema.com/2013/10/forcas-intermoleculares.html> Acessado em 04 de junho de 2018.