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experimento sobre solubilidade dos sólidos
Tipologia: Resumos
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Experimento 3 – Propriedades das substâncias: solubilidade
1. Introdução Solubilidade. Quando se adiciona certa quantidade de sólido A ou de líquido B a um líquido C e se agita a mistura heterogênea por algum tempo, a mistura transforma-se em homogênea. Diz-se que o sólido A, ou o líquido B, se dissolveu no líquido C produzindo uma solução. Adicionando novas quantidades de A ou B, o processo de dissolução pode ser repetido algumas vezes, produzindo soluções de concentração cada vez maior. Este processo não pode ser repetido indefinidamente. Chega-se sempre a um ponto em que a adição de novas quantidades não produz uma solução de maior concentração, por mais que se agite; ao invés disso, o sólido A ou o líquido B adicionado permanece não dissolvido, formando uma mistura heterogênea, isto é A ou B não dissolvidos formarão uma segunda fase na superfície ou no abaixo da solução saturada. A essa solução, que é incapaz de dissolver quantidades adicionais de sólido, damos o nome de solução saturada. Solubilidade de A em C ou de B em é o nome que se dá à concentração da solução saturada em A ou em B. A temperatura tem influência pronunciada sobre a solubilidade e a pressão pode ter importância. No laboratório, a influência da pressão é porque geralmente trabalha-se na pressão de aproximadamente 1 atmosfera sendo que pequenas variações da pressão ambiente não alteram substancialmente a solubilidade. A noção de solução, da qual decorre a noção de solubilidade, é mais geral que a apresentada até agora: gases também podem se dissolver em líquidos (ferva água para verificar o escape do ar dissolvido) ou em sólidos, e líquidos se dissolvem também em sólidos. A solubilidade, que é uma quantidade intensiva, se expressa pela quantidade de material dissolvido (massa ou quantidade de matéria) pela quantidade de solvente (volume ou massa). A dissolução de uma substância A em um solvente é descrita por: Anão dissolvido ↔ Adissolvido Isto é, as reações de dissolução e separação ocorrem simultaneamente. O equilíbrio é atingido quando a quantidade de A que se dissolve é exatamente a mesma que a quantidade de A que se separa da solução no mesmo intervalo de tempo. O equilíbrio é consequentemente resultante de dois processos dinâmicos: é o equilíbrio dinâmico. Nos equilíbrios dinâmicos tem-se a impressão de que nada está acontecendo, mas na realidade há duas transformações, opostas uma à outra, ocorrendo simultaneamente e com a mesma velocidade, de forma que a aparência externa é de um estado estático. Os equilíbrios dinâmicos ocorrem sempre nos processos químicos (equilíbrio químico) e frequentemente em física, nas transformações de fase, por exemplo. Quando você adiciona sólido a uma solução saturada, a aparência é de que o sólido não se dissolve. Na realidade, porém, ocorre a dissolução do sólido, mas ela é acompanhada de cristalização do material dissolvido, na mesma proporção e na mesma velocidade. Temos uma evidência disso ao deixar um sólido em contato com sua solução
saturada: os cristais mudam de forma e/ou de tamanho, evidenciando a ocorrência do equilíbrio dinâmico. O equilíbrio dinâmico pode ser alcançado rapidamente ou não e a dissolução pode ser rápida. Exemplo: Solubilização da pentoxifilina: O processo de dissolução pode ser muito lento , o que resulta em demanda de muito tempo para que um estado de equilíbrio possa ser atingido; além disso, a agitação desempenha um papel de extrema importância no processo de dissolução. Você pode fazer em casa um experimento simples que lhe dará uma ideia melhor sobre isso: derrame, em meio copo de água, uma colher de sopa de açúcar e não mexa. Deixe o copo quieto em um local onde ele não seja agitado e verifique quanto tempo leva o açúcar para se dissolver. Tendo feito o experimento, você terá percebido como esses processos podem ser lentos na ausência de agitação. No caso do açúcar na água, uma agitação de poucos segundos geralmente é suficiente para dissolver tudo. Em outros casos, podem ser necessárias horas de agitação para que ocorra o processo. Quando, então, dizemos que a solução saturada está em equilíbrio com o excesso de soluto, estamos presumindo que foi o tempo foi suficiente para que se estabelecesse o equilíbrio. O processo pode ser acelerado elevando-se a temperatura e retornando à temperatura original após a completude da dissolução. Curvas de solubilidade. Como já mencionado, a solubilidade de uma substância em determinado solvente sofre usualmente pronunciada variação com a temperatura. Muitos dados sobre solubilidade de composto em função da temperatura estão disponíveis na literatura. Na tabela 1 são mostrados alguns exemplos. Tabela 1. Solubilidade (g/100g de H2O) de sais a várias temperaturas Com esses dados você pode fazer gráficos, mostrando as curvas de solubilidade, usualmente colocando concentração no eixo y e temperatura no eixo x. Observe a tabela 1 e verifique que todas solubilidades aumentam com o aumento da temperatura. Este é o caso mais comum, mas existe também o contrário (veja a tabela 2, onde foram coletados alguns desses casos). O princípio de Le Chatelier, conhecido também como princípio de moderação, preceitua que todo sistema sofrendo uma
Complementando Você certamente já ouviu alguém usar a regra simplificada que diz que “solventes polares dissolvem substâncias polares e solventes apolares dissolvem solventes apolares”. Essa regra tem algum fundamento? As forças intermoleculares, que mantêm as moléculas unidas umas às outras, são muito mais fortes entre moléculas polares (moléculas onde há partes eletricamente mais negativas e partes mais positivas) do que em substâncias apolares. O que torna uma molécula polar ou apolar é existência, ou não, de átomos com alto poder para atrair elétrons ( alta eletronegatividade) próximos de átomos de baixa eletronegatividade. Os átomos de oxigênio, de halógenos, entre outros, são muito eletronegativos. Os átomos de hidrogênio e dos metais alcalinos são exemplos de átomos baixa eletronegatividade. Por exemplo, a ligação OH é sempre fortemente polarizada com uma pequena carga negativa centrada sobre o oxigênio, e uma pequena carga positiva sobre o hidrogênio. No caso das moléculas polares, o dipolo de uma molécula e o dipolo de uma outra, resultando na necessidade de fornecer grande quantidade de energia para separar essas moléculas. A figura seguinte esquematiza o caso da água. A interação entre moléculas apolares deve-se a um conjunto de forças, a maioria de origem quântica, reunidas sob o nome de forças de van der Waals. Essas forças são devidas à assimetria momentânea da distribuição das cargas positivas e negativas nas moléculas (há movimentação das cargas em função, por exemplo, das vibrações moleculares) dando origem a dipolos instantâneos que induzem a formação de um dipolo nas moléculas vizinhas que se atraem. A interação entre dipolos induzidos é de baixa energia: são as forças de London. Outros componentes das forças de van der Waals são
de origem puramente quântica. Pouca energia é necessária para separar as moléculas, nesse caso. Exemplo: as moléculas de oxigênio e de nitrogênio são apolares e os seus líquidos entram em ebulição (quando ocorre a separação das moléculas ) em cerca -180C enquanto que a água, que é um líquido polar, entra em ebulição a 100C. Para se dissolver um sólido em um líquido, é necessário que ocorram as seguintes transformações: (1) Separação das moléculas do sólido umas das outras; essa transformação requer energia para vencer as energias atrativas do sólido (sem essas energias, o sólido se vaporizaria). (2) Separação das moléculas do solvente umas das outras para que as moléculas do soluto entrem no espaço assim aberto; essa transformação também requer energia. (3) Atração das moléculas do soluto com as moléculas do solvente; essa transformação libera energia. Sem essa atração as moléculas do sólido e do líquido se repeliriam e não haveria mistura no caso extremo.
410H2O); a curva de. Pese aproximadamente 8,0 g de sulfato de cobre II (CuSO410H2O); a curva de) e os transfira para um béquer de 50 mL.
*O líquido contido no Erlenmeyer pode trocar calor com o banho de gelo apenas através do vidro (que não é tão bom condutor de calor) do erlenmeyer, e pode trocar calor com o meio ambiente através do ar. Por isso, é muito difícil obter uma temperatura de exatamente 0 °C para o líquido que está dentro do erlenmeyer, pois sua temperatura fica sempre 1-2 °C acima. Não se preocupe com isso. Pese um erlenmeyer de 50 mL limpo e seco na balança analítica. Com uma pipeta, retire 1 mL da solução do erlenmeyer que está no banho de gelo, tomando cuidado para não retirar nenhum sólido cristalizado, e coloque no erlenmeyer seco e tarado. Pese novamente o erlenmeyer e calcule o peso da solução. Coloque agora esse erlenmeyer na estufa e deixe secar. Esfrie e pese novamente, determinando assim o peso do sólido que estava dissolvido. Calcule a solubilidade do sólido em água a 0 °C (em g de sólido / g de água).
4. Sugestões para elaboração do relatório Não se esqueça de: 10H2O); a curva de verificar o que é o Debye, unidade de momento dipolar. Analisar a polaridade das substâncias utilizadas e comparar a sua análise com o valor do momento dipolar que encontrará na literatura ou em Handbooks. 10H2O); a curva de discutir a dissolução de uma substância polar e de uma apolar em diferentes solventes polares e apolares. Compare as suas previsões com solubilidades experimentais 10H2O); a curva de discutir as observações que você fez ao longo do experimento Responda às seguintes questões: 10H2O); a curva de Ao entrar no mar, basta um mergulho para perceber que a água é salgada. No entanto, em rios e lagos, a água não é salgada, sendo então chamada de água doce. Por quê? 10H2O); a curva de Em dias de calor, um refrigerante até que cai bem, principalmente aqueles com bastante gás (gás carbônico da água gaseificada, um dos ingredientes do refrigerante). No entanto, quando se bebe um refrigerante que não está gelado, costuma-se dizer que o refrigerante está sem gás. Por que o refrigerante “perde” o gás quando está quente? 10H2O); a curva de Você certamente já deve ter ouvido falar que as distribuidoras de combustíveis adicionam etanol anidro (isento de água) à gasolina. Segundo a legislação, qual a quantidade máxima de etanol anidro que pode ser adicionado à gasolina? Por que essa quantidade não pode ser superior a esse valor e por que o álcool adicionado deve ser anidro? 5. Referências Bibliográficas CONSTANTINO, M. G.; SILVA, G. V. J.; DONATE, P. M. Fundamentos de Química Experimental. São Paulo: EDUSP, 200410H2O); a curva de. 1 1 *O líquido contido no Erlenmeyer pode trocar calor com o banho de gelo apenas através do vidro (que não é tão bom condutor de calor) do erlenmeyer, e pode trocar calor com o meio ambiente através do ar. Por isso, é muito difícil obter uma temperatura de exatamente 0 °C para o líquido que está dentro do erlenmeyer, pois sua temperatura fica sempre 1-2 °C acima. Não se preocupe com isso.