PRÉ - Crioscopia (terc-Butanol)

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Universidade Estadual de Maringá - UEM	
 Centro de Ciências Exatas - CCE
 Departamento de Físico-Química - DQI
Pré - Relatório 
Crioscopia (terc-Butanol)
Acadêmicos: 
Andressa M. Takahashi RA: 80106
Geovana Alda RA: 95204
 
Docente: Prof. Dr. Wilker Caetano 
Curso: Química - Licenciatura 
Disciplina: Físico-Química Experimental II - Turma 32 
 Maringá - PR
Ano Letivo - 2020
1. CRIOSCOPIA
· Dependência do potencial químico de componentes puros e misturas com a temperatura
(sólido, líquido e gasoso).
· Propriedades coligativas.
· Temperatura de fusão (variação com a concentração, medida experimental e aplicações).
· Superesfriamento. Equilíbrio metaestável.
· Constante crioscópica da água e do álcool terc-butílico.
2. INTRODUÇÃO 
2.1 Dependência do potencial químico de componentes puros e misturas com a temperatura (sólido, líquido e gasoso). 
Criscopia é uma propriedade coligativa, que ocasiona o abaixamento ou diminuição na temperatura de solidificação do solvente, este é ocasionado pela adição de um soluto não volátil. Quando se compara um solvente puro a uma solução com soluto não-volátil, o ponto de congelamento da solução sempre será menor que o ponto de congelamento do solvente puro. Quanto maior o número de partículas dissolvidas em uma solução, menor será seu ponto de congelamento.
A interpretação e o estudo físico-químico da crioscopia são realizados 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 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. 
2.2 Propriedades coligativas.
Para as propriedades coligativas são definidas pela adição de um soluto não volátil a um solvente. A intensidade com que essas propriedades se apresentam depende somente da quantidade de partículas do soluto na solução, mas não depende da natureza do soluto.
Os solutos não voláteis podem ser moleculares ou iônicos. 
Um exemplo de soluto não volátil iônico é o sal (cloreto de sódio – NaCl), cujas fórmulas unitárias estão também unidas, formando aglomerados iônicos de estrutura geométrica bem definida, que são chamados de retículos cristalinos. Mas ao ser colocado em água, o sal reage com as moléculas dela, tendo os seus íons separados (ocorre uma dissociação iônica). Assim, os íons Na+ e Cl- ficam dispersos na água e também não são visíveis a olho nu.
Assim, essas partículas (moléculas ou íons) que ficam dispersas no solvente, que geralmente é a água, são as responsáveis por mudanças em determinadas propriedades do solvente.
As Propriedades Coligatiivas são divididas em 4 topicos :
· Tonoscopia ou tonometria: É a diminuição da pressão de vapor de um líquido quando um soluto são volátil e adicionado a ele 
Assim, essas partículas (moléculas ou íons) que ficam dispersas no solvente, que geralmente é a água, são as responsáveis por mudanças em determinadas propriedades do solvente.
Soluções moleculares: ΔP/P2 = Kt . M
Soluções iônicas: ΔP/P2 = Kt . M . i
ΔP/P2 = abaixamento relativo da pressão máxima de vapor;
ΔP = abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor;
P2 = pressão de vapor do solvente;
Kt = constante tonoscópica;
M = concentração em mol/L (em quantidade de matéria da solução);
i = fator de Van't Hoff.
· Ebuliometria: Aumento do ponto de ebulição de um líquido quando adicionado um soluto não volátil a ele 
O aumento do ponto de ebulição pode ser calculado por meio da fórmula:
Soluções moleculares: ΔtE = KE. W
Soluções iônicas: ΔtE = KE. W . i
Em que:
ΔtE = elevação do ponto de ebulição;
KE = constante ebulioscópica;
W = molalidade (massa molecular do solvente / 1000). No caso de soluções aquosas diluídas, é igual à molaridade.
· Crioscopia: O efeito é a diminuição do ponto de congelamento de um líquido quando um soluto não volátil é adicionado a ele. 
 A diminuição do ponto de congelamento pode ser calculado por meio da fórmula:
Soluções moleculares: ΔtC = KC. W
Soluções iônicas: ΔtC = KC. W . i
Em que:
ΔtC = diminuição do ponto de congelamento;
KC = constante crioscópica
· Osmoscopia: É o fenômeno da osmose ocorre quando colocamos um solvente puro e uma solução separada por uma membrana semipermeável e ocorre a passagem de solvente pela membrana no sentido do solvente para a solução. 
A pressão osmótica (π) pode ser calculada por meio da fórmula:
Soluções moleculares: π = M . R . T
Soluções iônicas: π = M . R . T . i
Em que:
M = concentração em quantidade de matéria (molaridade) da solução (mol/L);
R = constante universal dos gases perfeitos, que é igual a 0,082 atm . L. mol-1. K-1 ou 62,3 mm Hg L. mol-1. K-1;
T = temperatura absoluta, dada em Kelvin;
i = fator de Van’t Hoff.
2.3 Temperatura de fusão (variação com a concentração, medida experimental e aplicações).
 O ponto de fusão corresponde à temperatura em que determinado material passa do estado sólido para o líquido; e o ponto de ebulição é a máxima temperatura em que um material pode existir na fase líquida, sob determinada pressão.
Tanto o ponto de fusão como o ponto de ebulição são funções periódicas de seus números atômicos.
Forças intermoleculares ou forças de Van der Walls: a distribuição espacial das moléculas que compõem uma substância possui uma grande relação com o ponto de fusão. Por exemplo, as substâncias no estado sólido possuem partículas moleculares próximas e consequentemente com maior força. Quanto maior for o somatório dessas forças intermoleculares, maior será a energia necessária para separá-las e, consequentemente, maior será o ponto de fusão da substância.
2.4 Superesfriamento e Equilíbrio metaestável.
Super Resfriamento é o processo pelo qual um líquido ou gás é arrefecido após sua temperatura de congelação sem cristalizar em um sólido. Sob condições normais de congelamento, tais substâncias congelariam em cristais em torno de um núcleo de semente, um processo conhecido como nucleação heterogênea.
 A água pura congela a 32 ° F (0 ° C) mas pode ser super arrefecida a -43.6 ° F (-42 ° C). Deve ser destilado para que o Super Resfriamento ocorra, porque a presença de impurezas criaria pontos de nucleação e permitiria a formação de cristais de gelo. A água super resfriada transforma-se muito rapidamente em gelo ou lama quando encontra uma substância sobre a qual pode formar cristais. Também é possível supercoolar a água após o ponto de nucleação homogênea, caso em que eventualmente se solidifica em um tipo de vidro.
Muitos tipos diferentes de substâncias e soluções podem ser super resfriados, tornando o processo útil em uma variedade de aplicações. Por exemplo, as ligas de metais super resfriados são utilizadas na produção de nanoestruturas semicondutoras. Aquecedores de mãos instantâneas, um produto comercial popular, produzem calor a partir da rápida cristalização de uma solução de acetato de sódio super resfriado.
Para o Sistema metaestáveis 
É um sistema no qual o equilíbrio nunca é completamente atingido. Esse tipo de sistema é aparentemente estável, em outras palavras, é um sistema “delicado”. Quando ocorre uma perturbação externa o sistema metaestável sofre uma alteração.De modo geral, quando a temperatura de um líquido diminui abaixo do seu ponto de solidificação, sem que ele mude de fase, forma-se um sistema metaestável, ou seja, o líquido atinge a temperatura para virar sólido, mas continua no estado líquido, portanto ao ser perturbado, esse tipo de sistema tende, espontaneamente, a passar para a fase sólida.
2.5 Constante crioscópica da água e do álcool terc-butílico.
Algumas das vantagens do terc-butanol (álcool terc-butílico como solvente em medidas de crioscopia são: facilidade de purificação; facilidade de acesso; relativamente barato
Para o experimento foram abordados a determinação da massa molarde substâncias através da depressão do ponto de congelamento (ponto de fusão) de um solvente por adição de soluto, ou seja, o abaixamento crioscópico, onde se resgata o emprego de um solvente de ótimas qualidades, porém pouco divulgado na literatura científica, o terc-butanol6
3. OBJETIVO:
- Determinação da massa molar de solutos via crioscopia usando como solvente álcool terc-butílico.
4. PROCEDIMENTO 
- Monte o sistema como ilustrado no esquema abaixo. - No béquer A coloque em torno de 200 ml de água a aproximadamente 28ºC. 
- Posicione o tubo B (vazio) dentro do béquer prendendo-o ao suporte com a garra. - Adicione 5,00 ml de álcool terc-butílico ao tubo C; este último deverá ser preso dentro do tubo B (conforme esquema). 
- Introduza o termômetro, prendendo-o, sem deixar o bulbo encostado no vidro. Com agitação vertical do arame e introdução de água fria no béquer (ou gelo nos casos extremos), observe o congelamento do álcool. Retire o tubo e aqueça-o levemente (menos de 1ºC), provocando o descongelamento. 
Repita este ciclo até obter valor confiável de temperatura de fusão. - Repita o procedimento acrescendo 0,200 ml de soluto (1,2,3,..., da tabela 1).
 - Lave o tubo interno, fio e termômetro e seque-os cuidadosamente (passe um pouco de acetona para secagem completa; o tubo deve ser secado em estufa).
 - Faça determinações das outras amostras lembrando que o solvente puro e com amostra devem ter as medidas efetuadas com o mesmo termômetro.
 - Através das temperaturas de congelamento calcule a massa molar experimental de cada soluto.
 - Tendo a fórmula percentual, calcule a massa molar correta. Determine o erro da massa molar experimental com esta calculada.
5. Propriedade dos compostos
5.1. Álcool terc-butílico
Liquido claro, sem coloração, odor de álcool, flutua e mistura na água, inflamável, produz vapores irritantes.
· propriedades físico-químicas
Peso molecular: 74,12
Ponto de ebulição: 82,6 °C
Ponto de fusa: 25°C
Temperatura crítica: 233°C
Pressão crítica: 39,2 atm
Densidade: 2,6
Densidade relativa do líquido (ou sólido): 0,78 A 26 °C (LÍQ.)
Solubilidade na água: MISCÍVEL
6. BIBLIOGRAFIA
[1] A TK IN S, P.W. & DE PAULA, J. Físico - Química, v. 1 e 2. 8. ed. Rio de Janeiro : LTC Editora,( pag. 106 = 171)
[2] CASTELLAN, Gilberto. Fundamentos de Físico- Química. 8 ed. R io de Ja ne iro :LTC,1986 ( pag. 284c - 365)
[3]mundoeducacao.uol.com.br/quimica/propriedades-coligativas.htm
[4]educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/propriedades-coligativas-conheca-as-caracteristicas-e-os-efeitos-dessas-propriedades.htm
[5]portalsaofrancisco.com.br/fisica/super-resfriamento#:~:text=Super%20Resfriamento%20%C3%A9%20o%20processo%20pelo%20qual%20um%20l%C3%ADquido%20ou,processo%20conhecido%20como%20nuclea%C3%A7%C3%A3o%20heterog%C3%AAnea.
[6]https://olharquimico.com/2018/01/08/sistema-metaestavel/