PROPRIEDADES COLIGATIVAS CONTRAÇÃO DE VOLUME TEOR DE ÁLCOOL NA GASOLINA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA
ENGENHARIA QUÍMICA
ANA LUIZA DE FREITAS GUIMARÃES
PROPRIEDADES COLIGATIVAS/ CONTRAÇÃO DE VOLUME/ TEOR DE
ÁLCOOL NA GASOLINA
MACEIÓ
2019
ANA LUIZA DE FREITAS GUIMARÃES
PROPRIEDADES COLIGATIVAS/ CONTRAÇÃO DE VOLUME/ TEOR DE ÁLCOOL
NA GASOLINA
Apresentação de relatório, baseado em
experimentos práticos, solicitado pela professora
Carmem Zanta, com o objetivo de avaliação
parcial da disciplina de Laboratório de Química 2,
do curso de Engenharia Química da Universidade
Federal de Alagoas.
MACEIÓ
2019
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 3
1.1 Propriedades Coligativas 3
1.2 Contração de Volume 4
1.3 Gasolina e Álcool 4
2. OBJETIVOS 5
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5
3.1. Crioscopia 5
3.2. Contração de volume 6
3.3. Determinação do teor de álcool na gasolina 6
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 7
4.1. Crioscopia 7
4.2. Contratação do volume 8
4.3. Determinação do teor na gasolina 8
5. CONCLUSÃO 9
QUESTIONÁRIO 10
6. REFERÊNCIAS 12
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1. INTRODUÇÃO
1.1. Propriedades Coligativas
As propriedades coligativas das soluções são aquelas que se relacionam
diretamente com o número de partículas de soluto que se encontram dispersas
(dissolvidas) em um determinado solvente. Dependem do número de partículas
dispersas na solução, independente da natureza dessa partícula. Durante o estudo
das propriedades coligativas, sempre é necessário comparar o comportamento da
solução com o respectivo solvente puro. As propriedades coligativas se dividem em:
Ebulioscopia, Tonoscopia, Crioscopia e Pressão Osmótica.
Abaixamento crioscópico representa a redução do ponto de congelamento de uma
solução pela adição de um soluto de natureza não iônica e não volátil. Nesse
processo, torna-se possível medir a massa molar do soluto adicionado, desde que
se conheça a constante crioscópica do solvente, ou vice-versa.
O estudo físico-químico da crioscopia é realizado a partir das fundamentações da
Lei de Raoult, que estabelece que a diferença existente entre a temperatura de
solidificação de um solvente puro e a temperatura de início de congelamento desse
solvente quando constituinte de uma solução é diretamente proporcional à
concentração molar do soluto na solução. Dessa forma, a variação crioscópica (ΔC)
é aumentada à medida que aumenta a concentração da solução.
ΔTC= C2- C (Equação 1)
ΔC = variação do ponto de congelamento ou abaixamento da temperatura de
congelamento ou abaixamento crioscópico;
C2 = ponto de congelamento do solvente;
C = ponto de congelamento do solvente na solução.[1]
1.2. Contração de Volume
As interações entre as moléculas de água dão-se por ligações de hidrogénio. Estas
interações formam vazios entre as moléculas da água, devido ao fato de se
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https://www.infoescola.com/quimica/ebulioscopia/
https://www.infoescola.com/quimica/tonoscopia/
https://www.infoescola.com/quimica/crioscopia/
https://www.infoescola.com/quimica/pressao-osmotica/
https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/solventes/
https://www.infoescola.com/termodinamica/lei-de-raoult/
https://www.infoescola.com/fisico-quimica/solidificacao/
estabelecerem entre o oxigênio e dois hidrogênios. Entre as moléculas de álcool
(etanol) vão existir também interações por ligações de hidrogênio, mas com
intensidade menor. Quando se adiciona água ao álcool, estes vão formar uma
mistura não ideal, porque o volume final não corresponde ao total adicionado. Isso é
devido à possibilidade das moléculas de água interagir com as moléculas de álcool,
porque possuem ligações intermoleculares semelhantes, do tipo ligações de
hidrogênio. Os espaços vazios, entre as moléculas de água, vão ser ocupados pelo
álcool, diminuindo assim o volume total.[2]
1.3. Gasolina e Álcool
A gasolina (mistura de octano e heptano), forma um sistema heterogêneo com a
água, já que é um hidrocarboneto e apolares, apresentando dessa forma pouca
solubilidade em água. Já os álcoois formam misturas homogêneas com a água, por
possuírem hidroxila. Porém, quanto maior for o tamanho da cadeia do álcool menor
será sua solubilidade.
Dessa maneira, uma mistura heterogênea de água e gasolina podem ser
separados pelo método de decantação. A força da gravidade atuará sobre a mistura
de forma a decantar a fase mais densa para o fundo do recipiente e as menos
densas serão alocadas sequencialmente (por diferença de densidade) umas sobre
as outras, sequencialmente, de acordo com a quantidade de compostos de
diferentes densidades que compuseram a mistura.
Com esse processo de separação, é possível identificar o teor de álcool na
gasolina. Já que em uma mistura de água e gasolina, parte do etanol presente na
gasolina mistura-se com a água, possibilitando a remoção do álcool e a identificação
do seu teor. A legislação permite que a gasolina possua 25% de etanol, acima
disso, a gasolina passa a ser adulterada. O teor da gasolina pode ser calculado pela
seguinte equação:
T%= x 100% (Equação 2)
𝑉á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙
𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑔𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑎( )
onde:
V álcool = 50 mL - V final gasolina [3]
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2. OBJETIVOS
Verificar o fenômeno da crioscopia, avaliar o fenômeno da contração de volume e
verificar o teor do álcool contido na gasolina.
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
3.1. Crioscopia
Materiais e reagentes
● Tubos de ensaio;
● Termômetro digital;
● Béquer de 250 mL;
● Pipeta;
● Sal grosso;
● Gelo;
● Solução de Cloreto de Sódio 5%;
● Solução saturada de Cloreto de Sódio.
Procedimento
● Numerou-se os tubos de ensaio de 1 ao 3.
● Adicionou-se 3 mL de água destilada ao tubo 1.
● Adicionou-se 3mL de solução de cloreto de sódio 5% ao tubo 2.
● Adicionou-se 3 mL de solução saturada de cloreto de sódio ao tubo 3.
● Preparou-se o um banho de gelo com pedaços de gelo e sal grosso, na
proporção aproximada de 3:1.
● Introduziu-se os três tubos de ensaio no banho de gelo, até que o conteúdo
ficasse submerso.
● Deixou-se de repouso durante cinco minutos.
● Comparou-se os fenômenos que ocorreram em todos os tubos de ensaio
após os cinco minutos.
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● Repetiu-se a observação a cada cinco minutos até que fosse estabelecida a
ordem de congelamento da água nos três tubos.
3.2. Contração de volume
Materiais e reagentes
● Proveta de 10 mL;
● Etanol comercial;
● Água destilada;
● Bastão de vidro.
Procedimento
● Preparou-se, em uma proveta de 10 mL, uma solução contendo 5 mL de
etanol comercial e 5 mL de água destilada.
● Deixou-se a solução em repouso durante quinze minutos.
● Anotou-se o volume obtido após o repouso.
3.3. Determinação do teor de álcool na gasolina
Materiais e reagentes
● Solução de cloreto de sódio (10% p/p);
● 50mL de gasolina;
● Proveta de 100 mL;
● 2 béqueres de 250 mL;
● Bastão de vidro.
Procedimento
● Preparou-se, em uma proveta de 100 mL, uma mistura contendo 50 mL de
cloreto de sódio (10% p/p) e 50 mL de gasolina.
● Agitou-se a mistura durante alguns segundos.
● Deixou-se em repouso até que ocorresse a separação das fases.
● Calculou-se o volume de cada fase, logo após a separação das fases.
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4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. Crioscopia
Ao preparar o banho de gelo, mediu-se a temperatura onde foi constatado um valor
de -12ºC. O experimento foi iniciado e os seguintes dados foram obtidos:
Tubos Solução Temp.
(ºC)
Tempo Estado
1 Água destilada -12ºC 5 min Congelado
2 Água + solução de
NaOH
-12,3ºC 6 min Congelado
3 Água + solução
saturada de NaOH
-12,3ºC 20 min Não atingiu o
ponto de
congelamento
Pode-se observar que o líquido contido no tubo 1 foi o primeiro a congelar, seguido
pelo tubo 2, já o tubo 3 não chegou ao ponto de congelamento. Como o tubo 1 tinha
apenas água, que possui ponto de congelamento a 0ºC na pressão de 1 atm,
congelou em apenas 5 minutos, partindo desse resultado pode-se dizer que nos
tubos 2 e 3 ocorreu abaixamento crioscópico, onde uma solução com maior número
de partículas de soluto congela em uma menor temperatura.
4.2. Contratação do volume
No final do experimento, calculou-se o volumeobtido na mistura entre 5 mL de
etanol comercial e 5 mL de água destilada, o valor final observado foi de 9,8 mL, ou
seja, houve uma contração de 0,2 mL.
Quando adicionamos o álcool à água, estabelecemos ligações de hidrogênio
entre as moléculas de ambas as substâncias, fazendo com que a distância entre
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elas diminua devido a essa forte interação. Isso quer dizer que as ligações de
hidrogênio entre as moléculas de água foram rompidas para que fossem
estabelecidas novas ligações com o etanol ,dessa forma, os espaços vazios entre
as moléculas de água foram ocupados pelo álcool, diminuindo o volume total.
4.3. Determinação do teor na gasolina
Ao final do experimento, verificou-se que o volume da solução de cloreto de sódio
(NaCl) era de 66 mL enquanto o volume final da gasolina era de 34 mL. Isso ocorreu
porque o álcool presente na gasolina foi dissolvido na solução aquosa, uma vez que
o álcool tem mais afinidade com a água do que com a gasolina.
Através da Equação 2 foi possível calcular o teor percentual de álcool presente na
amostra de gasolina, onde se obteve os seguintes resultados:
T% = .100% 50−3450 ( )
T% = 32
Assim, a gasolina usada no experimento possui 32% de álcool em sua
composição.
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5. CONCLUSÃO
Através do experimento realizado, observou-se a crioscopia, uma propriedade
coligativa, no abaixamento crioscópico o ponto de congelamento para soluções com
mais partículas de soluto é menor do que as que têm menos partícula, o que foi
comprovado pelo experimento, uma vez que a água pura foi a primeira a congelar,
seguida da solução de cloreto de sódio 5%, já a solução saturada de cloreto de
sódio não teve ponto de congelamento observado. Percebeu-se também uma
contração no volume da mistura entre o etanol comercial e a água destilada, isso
devido às moléculas de ambas as substâncias interagirem fazendo com que ocorra
uma diminuição da distância das moléculas o que resulta na redução do volume.
Por fim, constatou-se que o teor de álcool presente na amostra de gasolina era de
34%.
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QUESTIONÁRIO
1º) Por que a água pura e a água com sal não solidificam à mesma
temperatura? Justifique.
Sabe-se que a água pura congela a 0° C, com a adição do sal, ocorre uma
diminuição do ponto de solidificação da água, que antes era de 0°C passa a ser de
em média -20°C dependendo da quantidade de soluto(Sal) utilizada. Isso é
CRIOSCOPIA, a diminuição do ponto de solidificação de um solvente através da
adição de um soluto não-volátil.
2º) Considerando que a concentração da solução saturada de NaCl (1L de
água para aproximadamente 360 g de NaCl) , determine a temperatura de
fusão da solução.
Kf = 1,86∆𝐻 = 𝐾𝑓 * 𝑏 𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑏 = 𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜
M NaOH = 6,14 mol
= 6,146,141
1,86 * 6,14 = 11,42 ºC
0 ºC - 11,42 = - 11,42 ºC
3º) Por que não se obtém 10mL após a mistura entre álcool e a água destilada?
Quando adicionamos o álcool à água, estabelecemos ligações de hidrogênio entre
as moléculas de ambas as substâncias, fazendo com que a distância entre elas
diminua devido a essa forte interação. Isso quer dizer que as ligações de hidrogênio
entre as moléculas de água foram rompidas para que fossem estabelecidas novas
ligações com o etanol ,dessa forma, os espaços vazios entre as moléculas de água
foram ocupados pelo álcool, diminuindo o volume total.
4º) Por que o álcool pode ser extraído pela solução aquosa durante a
determinação de álcool na gasolina?
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Isso acontece porque o etanol possui uma parte polar e outra apolar, tendo sua
parte apolar atraída pelas moléculas da gasolina que também são apolares pela
força de dipolo induzido. Mas, a sua parte polar, caracterizada pela presença do
grupo OH é atraída pelas moléculas de água, que também são polares, realizando
ligações de hidrogênio que são bem mais fortes que as ligações do tipo dipolo
induzido. Como a água é mais densa, ela ficará na parte inferior e a gasolina na
parte superior.
5º) Por que utilizar uma solução aquosa de NaCl e não somente água para
determinar o teor do álcool na gasolina?
Quando adicionamos a mistura água e NaCl à gasolina, todo o etanol que estava
dissolvido na gasolina é atraído pela mistura adicionada. Isso acontece porque o
etanol é uma substância polar e a mistura água e NaCl também apresenta caráter
polar (semelhante atrai semelhante). Durante o processo, a gasolina sofre
decantação e fica sobre a mistura água e NaCl por apresentar uma densidade
menor.
6º) É possível separar querosene (mistura de hidrocarbonetos, que são
substâncias apolares) de uma mistura querosene-gasolina colocando-a em
contato com água ou solução aquosa de NaCl (substância polar)? Por quê?
Não. Na mistura entre querosene e gasolina, existem moléculas com polaridades
muito semelhantes, que possuem caráter apolar. A água e a solução aquosa de
NaCl são substâncias que apresentam caráter polar, logo podemos esperar, pelo
caráter apolar de ambos os componentes (querosene e gasolina), que não haverá a
tendência de qualquer um deles interagir de forma satisfatória com a água.
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6. REFERÊNCIAS
[1]- ATKINS, Peter. Físico-Química - Fundamentos. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC,
2002.
[2]- ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida
moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 965 p.
[3]- BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a
ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005.
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