solubilidade, Notas de estudo de Química

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Universidade Federal de Mato Grosso Instituto de F´ısica Qu´ımica Geral II

Solubilidade de Compostos Orgˆanicos

Cuiab´a (MT) 11 de dezembro de 2014

Universidade Federal de Mato Grosso Instituto de F´ısica Qu´ımica Geral II

Discente: Alice Caroline de Oliveira Viana Isabele Yule Hirano Marques Markus Henrique Gomes de Souza Bruno Sinara Santos Dourado

Docente: Gabriel L. C. de Souza Orientador: Bruno Lafaeti

Solubilidade de Compostos Orgˆanicos

Apresenta¸c˜ao: Este relat´orio foi ela- borado com base nas aulas te´oricas e pr´aticas de Qu´ımica Geral II, ori- entado pelo professor Gabriel L. C. de Souza e auxiliado pelo mestrando Bruno Lafaeti.

Cuiab´a (MT) 11 de dezembro de 2014

1 Introdu¸c˜ao Te´orica

1.1 Solubilidade

A solubilidade de uma substˆancia ´e a quantidade desta que se dissolve em uma dada quantidade de solvente. Uma substˆancia ´e dita sol´uvel se mais 0.1 g se dissolve em 100 ml de solvente; da mesma forma, se menos de 0.1 g dissolve em 100 ml de solvente a substˆancia ´e dita insol´uvel.

Para determinar a solubilidade de um substˆancia uma quantidade conhe- cida de solvente ´e posta em um recipiente, ent˜ao essa substˆancia ´e adicionada at´e que, mesmo ap´os agita¸c˜ao prolongada, n˜ao se dissolva mais. Essa solu¸c˜ao ´e dita saturada porque cont´em o quanto soluto ´e poss´ıvel nessa temperatura.

A solubilidade de s´olidos e l´ıquidos geralmente aumenta com a tempe- ratura, enquanto a dos gases diminui. Maior press˜ao tamb´em aumenta a solubilidade dos gases, por´em n˜ao tem muito efeito sobre s´olidos e l´ıquidos.

1.2 Solubilidade de Compostos Orgˆanicos

Existe uma regra que diz:

”Substˆancia polar ´e sol´uvel em substˆancia polar Substˆancia apolar ´e sol´uvel em substˆancia apolar”

Ou seja, somente compostos polares se dissolvem em ´agua, como a¸c´ucar, ´alcool e ´acido ac´etico; no entanto, a maioria dos compostos orgˆanicos s˜ao apolares.

Por´em existem exce¸c˜oes, como a gasolina, apolar, que se dissolve muito bem no etanol, polar. Isso acontece porque sua mol´ecula possui uma extre- midade polar e uma extremidade apolar.

A parte apolar do etanol possui bastante afinidade com a gasolina; mas o etanol ´e infinitamente sol´uvel em ´agua, seu grupo OH realiza liga¸c˜oes de hidrogˆenio com as mol´eculas de ´agua. Essas for¸cas de atra¸c˜ao s˜ao mais inten- sas, se forem misturados o etanol, a gasolina e a ´agua, o etanol seria extra´ıdo da gasolina pela ´agua.

O benzeno ´e pouco sol´uvel em ´agua, ele ´e apolar enquanto a ´agua ´e polar. Mas tamb´em porque suas liga¸c˜oes intramoleculares s˜ao dipolo instantˆaneo-

dipolo induzido, mais fracas que as pontes de hidrogˆenio das mol´eculas de ´agua; o benzeno n˜ao consegue separar as mol´eculas de ´agua e interagir com elas. A possibilidade de ocorrer a dissolu¸c˜ao aumenta quando a intensidade das for¸cas atrativas entre as mol´eculas de soluto e solvente ´e maior ou igual `a intensidade das for¸cas de atra¸c˜ao entre as mol´eculas pr´oprio soluto e do pr´oprio solvente.

Al´em disso o tamanho aproximado das mol´eculas tamb´em contribui para uma maior solubilidade. O ´acido ac´etico ´e sol´uvel em ´agua em quaisquer pro- por¸c˜oes porque possui uma parte hidrof´ılica, que tem afinidade com a ´agua, a extremidade com o grupo OH; mas tamb´em possui uma parte hidrof´obica, que n˜ao tem afinidade com a ´agua, a cadeia carbˆonica. J´a o ´acido caproico ´e parcialmente sol´uvel em ´agua, porque sua parte hidrof´obica ´e maior.

• Com etanol:

Do sexto ao d´ecimo tubo de ensaio foi colocado 1 ml de etanol logo ap´os, um de cada vez, adicionou-se no primeiro uma pequena por¸c˜ao de sacarose, no segundo ´acido maleico, no terceiro ´acido benzoico, no quarto cloreto de s´odio e no quinto tubo acrescentou-se carbonato de c´alcio.

• Com hexano:

Por fim, nos tubo de ensaio que restaram foi colocado 1 ml de he- xano logo ap´os, um de cada vez, adicionou-se no primeiro uma pe- quena por¸c˜ao de sacarose, no segundo ´acido maleico, no terceiro ´acido benzoico, no quarto cloreto de s´odio e no quinto tubo acrescentou-se carbonato de c´alcio.

3 Resultados e Discuss˜oes

3.1 Resultados observados:

• Dilui¸c˜ao em ´agua:

Tubo Substˆancia Resultado observado 1 Sacarose (C 12 H 22 O 11 ) Sol´uvel 2 Acido maleico (C´ 4 H 4 O 4 ) Sol´uvel 3 Acido benz´´ oico (C 6 H 5 COH) Pouco sol´uvel 4 Cloreto de s´odio (NaCl) Sol´uvel 5 Carbonato de C´alcio (CaCO 3 ) Pouco sol´uvel

• Dilui¸c˜ao em etanol (C 2 H 6 O):

Tubo Substˆancia Resultado observado 6 Sacarose (C 12 H 22 O 11 ) Insol´uvel 7 Acido maleico (C´ 4 H 4 O 4 ) Sol´uvel 8 Acido benz´´ oico (C 6 H 5 COH) Sol´uvel 9 Cloreto de s´odio (NaCl) Insol´uvel 10 Carbonato de C´alcio (CaCO 3 ) Pouco sol´uvel

• Dilui¸c˜ao em Hexano (C 6 H 14 ):

Tubo Substˆancia Resultado observado 11 Sacarose (C 12 H 22 O 11 ) Insol´uvel 12 Acido maleico (C´ 4 H 4 O 4 ) Insol´uvel 13 Acido benz´´ oico (C 6 H 5 COH) Insol´uvel 14 Cloreto de s´odio (NaCl) Insol´uvel 15 Carbonato de C´alcio (CaCO 3 ) Pouco sol´uvel

3.2 Discuss˜oes

A Sacarose se dissolve bem em ´agua pois possui v´arios grupos OH em sua estrutura, que realizam lega¸c˜oes de hidrogˆenio com a ´agua, o que facilita sua dissolu¸c˜ao.

Figura 3: F´ormula estrutural da mol´ecula de ´acido benz´oico.

O cloreto de s´odio e o carbonato de c´alcio s˜ao sais inorgˆanicos. O cloretos em geral s˜ao sol´uveis em ´agua, e carbonatos geralmente insol´uveis.

Em etanol, o ´acido maleico e o ´acido benz´oico, s˜ao sol´uvel pois as hidroxi- las de ambos os compostos reagem com a hidroxila do etanol formando ´agua e ´esteres polares que se dissociam com a ´agua.

Em hexano nenhuma das substˆancias se diluiu consideravelmente.

3.3 Question´ario:

1. Defina soluto e solvente. Exemplifique.

Em uma solu¸c˜ao, geralmente, o composto em maior quantidade ´e cha- mado de solvente, ele ´e o dispersante. O soluto, geralmente ´e o com- posto em menor quantidade, ele ´e o composto disperso. Numa solu¸c˜ao de ´agua e a¸c´ucar, por exemplo, a ´agua ´e o solvente e o a¸c´ucar ´e o soluto.

2. Que fatores poder˜ao influenciar na solubilidade de um s´olido em um l´ıquido?

Temperatura, press˜ao, ´area de contato e concentra¸c˜ao.

3. Defina coeficiente de solubilidade.

Coeficiente de solubilidade, tamb´em chamado grau de solubilidade, ´e a quantidade necess´aria de uma substˆancia para saturar uma quantidade

padr˜ao (em geral, 100 g, 1000 g ou 1 L) de solvente, em determinadas condi¸c˜oes de temperatura e press˜ao.

4. Qual ´e a intera¸c˜ao entre os solutos moleculares e iˆonicos com os solven- tes nas solu¸c˜oes nas solu¸c˜oes observadas na pr´atica. As substˆancias orgˆanicas geralmente dissolvem compostos apolares, pois elas tamb´em s˜ao em sua maioria apolares. As substˆancia inorgˆanicas tendem a diluir substˆancias polares, devido ao fato destas substˆancias serem tamb´em geralmente polares.
5. Porque um soluto ´e insol´uvel em um solvente. As solu¸c˜oes geralmente obedecem a seguinte regra: ”Uma substˆancia polar tente a se dissolver num solvente polar, e uma substˆancia apolar te a se dissolver num solvente apolar.
6. Qual ´e a influˆencia da temperatura na solubilidade de um composto molecular ou iˆonico?

Aumentando-se a temperatura a solubilidade das substˆancia aumenta na maioria dos casos.

5 Referˆencia Bibliogr´aficas

• ATKINS, peter; JONES, Loretta. Princ´ıpios de Qu´ımica.Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Editora: Bookman. Porto Alegre, 2001.
• FELTRE, Ricardo. Qu´ımica: Qu´ımica Geral. 6 ed. S˜ao Paulo: Mo- derna, 2004.
• FELTRE, Ricardo. Qu´ımica. 6. ed. S˜ao Paulo: Moderna, 2004.
• http://www.mundoeducacao.com/quimica/solubilidade-dos-compostos- organicos.htm
• http://www.colegioweb.com.br/trabalhos-escolares/quimica/compostos- inorganicos-iv-reacoes-quimicas/solubilidade-dos-sais.html
• http://www.mundoeducacao.com/quimica/solubilidade-dos-compostos- organicos.htm
• https://www.chem.wisc.edu/deptfiles/genchem/sstutorial/Text11/Tx112/tx112.html