Relatório Prática 3 - Solubilidade do ácido benzoico

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FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA 
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I 
 
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SOLUBILIDADE DO ÁCIDO BENZOICO EM ÁGUA EM DIFERENTES 
TEMPERATURAS 
 
Alberto Mazario; Ana Luiza Sanches; Felipe Borges; Flávio Almeida; Gabriel Volpato; 
Isabela Cristina Vilela; Jaryllaine Hott; Kellen Araújo; Lorena Fernandes; Marcelo Sá; 
Maria Júlia Essia; Mariana de Deus; Tácio Santos. 
Turma D 
 
Resumo 
Nesta prática, determinamos experimentalmente a concentração da solução de ácido benzoico 
(C7H6O2) em água, em diferentes temperaturas (40, 50 e 60 °C). A partir da titulação com solução de 
NaOH (0,01M), e da análise dos dados, encontramos a solubilidade do ácido em cada temperatura e 
sua entalpia de fusão. Concluímos, então, que a temperatura é um dos fatores mais influentes na 
solubilidade das substâncias, pois quando se aumenta a temperatura, há um aumento da solubilidade 
do ácido benzoico em água, devido ao aumento da energia cinética das moléculas. 
 
Palavras-chave: Ácido benzoico, solubilidade, temperatura, titulação, entalpia de fusão. 
 
1. OBJETIVO 
Essa prática propõe, em diferentes temperaturas, determinar a solubilidade do ácido benzoico 
(C7H6O2) em solução aquosa. De posse dos dados experimentais, conseguir efetuar a construção de 
uma curva solubilidade x temperatura. Então, converter os valores de concentração específica para 
molar e realizar uma regressão não-linear segundo a Equação (1). Assim, ser capaz de determinar a 
Entalpia de Fusão (∆Hf) do ácido benzoico. 
 
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA 
Em 1556, M. Nostredame, através da sublimação da goma do benjoim, descobriu o ácido benzoico 
(C7H6O2), considerado o ácido carboxílico aromático mais simples (Fiorucci et. al., 2002). Esta 
substância pode ser encontrada na natureza de maneira pura ou combinada com outras substâncias. 
É solúvel em solventes orgânicos como clorofórmio (17,84g em 100g de solvente a 25ºC), etanol (55,9g 
em 100g de solvente a 23ºC), acetona (54,2g em 100g de solvente a 20ºC), benzeno (13,3g em 100g 
 
 
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de solvente a 25ºC) e sua solubilidade em água pode ser aumentada com a presença de substâncias 
alcalinas (Oliveira e Reis, 2017). 
A solubilidade de um soluto é definida como a massa do soluto capaz de ser dissolvida em determinada 
quantidade de solvente a certa temperatura, sendo expressa em gramas de soluto por 100 mL ou 100 
g de solvente na dada temperatura. A quantidade de soluto que pode ser dissolvido em determinado 
solvente depende do tipo de interação existente entre ambas as espécies (Ucko, 1992). Dessa maneira, 
se tratando da água como solvente, é necessário conhecer a natureza do soluto para fins de 
determinação da solubilidade. Para que o soluto seja mais facilmente dissolvido em água, suas 
moléculas devem ter maior atração pelas moléculas de água (Atkins e Paula, 2002). 
Além do tipo de interação existente entre soluto-solvente, a temperatura também influencia na 
solubilidade da substância, sendo este um dos fatores mais relevantes, pois, em temperaturas mais 
elevadas a maioria dos solutos sólidos tornam-se mais solúveis em líquidos. Em estado sólido, as 
moléculas estão fortemente atraídas entre si, à medida que há aumento da temperatura, a substância 
tende a entrar em estado de fusão, diminuindo a atração entre si e suas moléculas começam a ser 
atraídas pelas moléculas do solvente. Quando, em pressão constante, há fornecimento de energia 
suficiente para que um mol de determinado elemento passe do estado sólido para o estado líquido, 
temos a entalpia (ou calor) de fusão, que pode ser medida através da equação: 
 
f
f
H 1 1
ln(x )
R T T


 
  
  
 (1) 
Onde: 
x = fração molar do soluto e, 
 = coeficiente de atividade do soluto. 
Para esta prática foi adotada uma solução ideal em que  = 1. 
Neste aspecto, este relatório teve a finalidade de determinar experimentalmente a concentração da 
solução de ácido benzoico em três temperaturas diferentes através da titulação com hidróxido de 
sódio. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 Unidade experimental e instrumentos 
- Reator de vidro com camisa de aquecimento (Figura 1): 
 
 
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Figura 1 - Reator com camisa de aquecimento 
 
Um reator de vidro encamisado produz calor estacionário. A solução é colocada no reator, e água 
aquecida ou refrigerada, dependendo do objetivo do experimento, circula em volta do recipiente que 
ocorre a reação. 
 
- Agitador magnético com aquecimento (Figura 2): 
 
Figura 2- Agitador Magnético 
 
Um agitador magnético é aparelho de laboratório destinado a agitar soluções por meio de uma 
pequena barra magnética movida por um campo magnético rotativo. São utilizados para agitar 
líquidos ou soluções por variados períodos de tempo. Compostos de um prato superior de alumínio, 
de vidro ou de material cerâmico. Por baixo deste prato encontra-se um motor de velocidade regulável 
ligado a um ímã em rotação que rotaciona uma pequena barra magnetizada, protegida por um 
material de plástico ou de vidro, que é colocada no interior da solução a ser agitada. 
 
 
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São muito utilizados em trabalhos laboratoriais, mas não podem ser utilizados com líquidos muito 
viscosos ou se a mistura for heterogênea com grande quantidade de sólidos dispersos. 
 
-Bureta de 25 ml com suporte para titulação ( Fiqura 3): 
 
 
Figura 3 - Bureta com suporte para titulação 
 
Esse sistema é utilizado para realização da titulação. Na bureta coloca-se a base desejada, e 
no Becker o ácido. A base é consumida até que ocorra a neutralização do ácido. 
 
- Balança analítica (Figura 4): 
 
 
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Figura 4 - Balança analítica 
 
A balança analítica é utilizada principalmente na determinação de massas em análises químicas, 
determinação de quantidade absoluta ou relativa de um ou mais constituintes de uma amostra. A 
balança analítica possui um dispositivo tipo capela com três portas para proteger de correntes de ar 
podem alterar o valor absoluto da pesagem. Por esse motivo, o ambiente onde ficará a balança deve 
ser específico e ter condições ambientais controladas. 
 
- Termopar (Figura 5): 
 
Figura 5 - Termopar 
 
O Termopar é um sensor de temperatura utilizado no processo de medição de temperatura. Ele é 
constituído de dois metais distintos unidos em uma das extremidades. Quando há uma diferença de 
temperatura entre a extremidade unida e as extremidades livres, verifica-se o surgimento de 
uma diferença de potencial que pode ser medida por um voltímetro. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metal
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetro
 
 
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- Pipetador de três vias (Figura 6): 
 
 
Figura 6 - Pipetador de 3 vias 
 
O pipetador de três vias é utilizado para sucção de líquidos em pipetas. São feitos geralmente de 
borracha e possuem três válvulas que possibilitam a saída de ar, a sucção e a liberação do líquido. 
 
- Pipeta volumétrica (Figura 7): 
 
 
Figura 7 - Pipeta volumétrica 
 
A pipeta volumétrica é um instrumento em vidro que permite a medição e transferência rigorosa de 
volumes de líquidos, O líquido é aspirado para o interior da pipeta volumétrica, por sucção, através 
de uma pipeta de 3 vias. 
 
 
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- Béquer (Figura 8): 
 
Figura 8 - Becker de borosilicato 
 
Becker é uma vidraria de uso geral em laboratório. O becker é um recipiente simples utilizado em 
laboratório. São geralmente de formato cilíndrico com fundo chato e um bico em sua parte superior. 
Eles são graduados, oferecendo medidas pouco precisas. Serve para fazer reações entre soluções, 
dissolver substâncias sólidas, efetuar reações de precipitação e aquecer líquidos. Pode ser aquecido 
sobre tela de amianto. 
 
-Proveta (Figura 9): 
 
Figura 9 - Proveta 
 
A proveta é um tubo cilíndrico com base e aberto em cima, que pode ser fabricado com plástico ou 
vidro. Sua principal característica é a presença de medidas em toda a sua extensão. É utilizada para 
medição de volumes de líquidos, com baixa precisão. Sua graduação pode ser variada, assim como 
sua altura. 
 
 
 
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-Vidro de relógio (Figura 10): 
 
Figura 10 - Vidro de relógio 
 
O vidro de relógio é um pequeno recipiente côncavo de vidro com formato circular. Sua principal 
função é a pesagem de pequenas quantidades de sólidos, mas também pode ser utilizado para 
evaporar quantidades de soluções e cobrir demais recipientes. 
 
3.2 Materiais 
Ácido benzoico; 
Água destilada; 
Solução de NaOH 0,01M; 
Fenoftaleína. 
 
3.3 Procedimento Experimental 
Primeiramente água foi aquecida através do Bico de Bunsen e foi mantida no banho termostatizado. 
Pesou-se 80 g de água destilada utilizando um becker e essa foi transferida para o reator de vidro com 
camisa de aquecimento, por onde a água do banho termostatizado circulava. Adicionou-se à água 1 g 
de ácido benzoico a água e o reator foi colocado em um agitador magnético. O termopar foi colocado 
no reator para medir a temperatura da mistura. Agitou-se a mistura até que a temperatura de 40 °C 
foi alcançada e foi aguardado até que a mesma se estabilizasse, sem agitação. Após isso retirou-se uma 
alíquota de 10 ml, e essa foi titulada com solução de NaOH. O experimento foi realizado para 
temperaturas de 50, 60 e 70 °C, medidas através do termopar do tipo K previamente calibrado. 
 
4. TRATAMENTO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
 
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A coleta dos dados: massa da água destilada (H20), massa do ácido benzoico (C7H6O2), o volume de 
solução titulante NaOH (0,01 M), a concentração da solução saturada em cada temperatura, expressos 
na Tabela 1 e Tabela 2, permitiram gerar uma curva de solubilidade x temperatura (Figura 11). 
 
4.1 Dados para cálculo da solubilidade do ácido benzoico (C7H6O2) em água em 
diferentes temperaturas 
Massa H20: 80 g 
Massa de ácido benzoico (C7H6O2): 1,0090 g 
Na titulação da solução (10 mL) da solução de ácido benzoico, foram gastos os seguintes volumes da 
solução titulante NaOH (0,01 M) 
 
Tabela 1 - Volume gasto de NaOH para titulação do ácido benzóico 
T (°C) Volume (mL) 
40,2 42,7 
49,2 60,4 
59,1 86,8 
 
Realizando os cálculos de titulometria, obtivemos a solubilidade do ácido benzoico em cada 
temperatura medida, como visto na Tabela 2. 
 
Tabela 2 - Solubilidade do ácido benzóico 
T (°C) Solubilidade (g de soluto/ 100g de água) 
40,2 0,4788 
49,2 0,6772 
59,1 0,9732 
 
Com esses dados, plotou-se a curva de solubilidade x temperatura (Figura 11). 
 
 
 
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 Figura 11 - Curva de solubilidade do ácido benzoico em água 
 
Foi feito uma regressão não linear ajustando os pontos obtidos à curva de solubilidade do ácido 
benzoico em água variando a temperatura no Excel, obteve-se um r²=0,9963, explicitando que o ajuste 
foi eficiente ao modelo utilizado. Assim, observamos que a solubilidade do ácido benzóico em água é 
favorecida pelo aumento da temperatura, como visto em Sousa et al. 2015. Em seguida, para calcular 
a entalpia de fusão foi necessário determinar a fração molar a partir da concentração mássica. Daí, 
realizou-se uma regressão não linear segundo a Equação 1, adotando R = 8,314 J gmol-1 K-1 e Tf = 122,3 
°C, como pode-se avaliar na Figura 2. 
 
 
 
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Model: ln=(E/8,314)*((1/395,45)-(1/T))
y=((97954,6)/8,314)*((1/395,45)-(1/x))
1
2
3
312 314 316 318 320 322 324 326 328 330 332 334
T
-8,2
-8,0
-7,8
-7,6
-7,4
-7,2
-7,0
-6,8
-6,6
-6,4
-6,2
-6,0
-5,8
-5,6
-5,4
-5,2
ln
Figura 12 - Regrssão não linear dos dados de fração molar e Temperatura 
 
Temos que a entalpia de fusão do ácido benzóico determinada é de 97954,6 J. Não se obteve um valor 
na literatura para comparação. 
Concluímos então que a solubilidade é influenciada pela temperatura, e vimos que estudos como este 
são bastante interessantes para conhecer melhor as propriedades dos compostos e facilitam a 
aplicação destes em testes futuros. 
 
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Atkins, P.; Paula, J. (2002). Físico-Química. 7ª ed. Rio de Janeiro: LTC. 
Fiorucci, A. R.; Soares, M. H. F. B.; Cavalheiro, E. T. G. (2002). Ácidos Orgânicos: dos Primórdios da 
Química Experimental à Sua Presença em Nosso Cotidiano. Química Nova na Escola, 15 Maio, 6-10. 
 
 
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Oliveira, P. H. R.; Reis, R. R. (2017). Métodos de Preparação Industrial de Solventes e Reagentes 
Químicos. Revista Virtual de Química, 9 (6). 
Sousa, R. S. R.; Botelho, D. A.; Sousa, R. S. R.; Queiroz, L. C. S.; Bicho, V. A.; Oliveira, D. J. (2015). Análise 
Da Variação Da Solubilidade Do Ácido Benzoico Em Diferentes Temperaturas Por Meio Do Processo De 
Titulação. 55° Congresso Brasileiro de Química: Recursos Renováveis: Inovação e Tecnologia. Goiania: 
Goias. 
Ucko, D. A. (1992). Química Para as Ciências da Saúde – Uma introdução à química geral, inorgânica e 
biológica. Tradução de José Roberto Giglio. 2ed. São Paulo: Manole.