Experiência 04 - Solubilidade - Laboratório de Química Geral

Experiência 04 - Solubilidade
01. OBJETIVOS:
No final desta experiência o aluno deverá ser capaz de:

Identificar algumas variáveis que afetam a solubilidade.

Utilizar técnicas simples de extração, recristalização e filtração.
02. INTRODUÇÃO:
Suponha que você tem dois béqueres com 100 mL de água a 25 ºC em cada um deles. Se você adicionar
NaCl ao 1º béquer, misturando bem, você conseguirá dissolver cerca de 25 g de NaCl. Qualquer quantidade
a mais de NaCl resulta num acúmulo de sólido no fundo do béquer, portanto 35 g de NaCl é a quantidade
desta substância que satura 100 mL de H2O a 25 ºC. Nesta solução NaCl é o soluto e H 2O é o solvente. Se
você adicionar acetanilida ao 2º béquer, você verá que apenas alguns miligramas se dissolverão quando o
ponto de saturação for alcançado.
Solubilidade
Por que existe uma grande diferença na solubilidade do NaCl e da acetanilida?
“Para que um sólido se dissolva, as forças de atração que mantêm a estrutura cristalina devem ser
vencidas pelas interações entre solvente e soluto”. Veja o exemplo da figura abaixo:
dissolução de NaCl em água
No processo de solvatação aquosa, onde ocorre a dispersão de um sal como o NaCl,
tantos os cátions Na+, quanto os ânions Cl- tornam-se hidratados com energia suficiente para
vencer a energia da rede cristalina. Solutos com polaridades próximas à polaridade do solvente
dissolvem-se em maior quantidade do que aqueles com polaridades muito diferentes. Cloreto de
sódio e água são substâncias muito polares, mas acetanilida é bem pouco polar. Portanto, NaCl
dissolve-se em água, mas acetanilida tem uma solubilidade pequena em água.
Resumindo, a regra é: “O semelhante dissolve semelhante”.
Não é somente a natureza do soluto e do solvente que influencia na solubilidade, mas a
temperatura também é importante. A solubilidade de quase todos os compostos orgânicos
aumenta com um aumento de temperatura. Este fato é utilizado na técnica de purificação
chamada recristalização. O efeito da temperatura na solubilidade dos compostos inorgânicos
varia muito. Enquanto muitos têm a solubilidade aumentada com um aumento de temperatura,
alguns têm quase a solubilidade diminuída, e outros, como o NaCl, a solubilidade quase não é
afetada.
Separação e Purificação
Os produtos químicos são extraídos de fontes naturais ou são sintetizados a partir de
outros compostos através de reações químicas. Qualquer que seja a origem, extrações ou
sínteses, raramente produzem produtos puros, e algum tipo de purificação é necessário. Convém
observar que compostos comerciais apresentam diferentes graus de pureza, e freqüentemente
possuem de 90 a 95% de pureza. Para certas aplicações 95% de pureza podem ser satisfatórios
enquanto que, para outras, é necessária uma purificação. As técnicas de purificação mais
comuns são: extração, recristalização, destilação e cromatografia. Para a purificação de sólidos,
o primeiro método a ser tentado é a recristalização.
Recristalização
Esta técnica utiliza o fato de que as solubilidades de sólidos em um solvente são
diferentes e aumentam com o aumento da temperatura do líquido. Uma solução saturada a uma
determinada temperatura é resfriada. Ao ser resfriada a solubilidade diminui com a diminuição
da temperatura, portanto, o sólido precipita, podendo em seguida ser filtrado a seco.
Obs: As impurezas podem ser removidas pela filtração da solução saturada numa temperatura
mais alta. As impurezas que são solúveis no solvente não se cristalizam mesmo na solução
fria.
01. MATERIAL:
- 7 tubos de ensaio
- etanol
- pipetas de 5 mL
- 1-butanol
- 1 béquer de 50 mL
- querosene
- 1 béquer de 250 mL
- acetanilida
- 1 rolha para um dos tubos
- iodo ( aproximadamente a 0,03% em massa)
- papel filtro
- funil
- argola de metal
- bagueta
- suporte universal
- bacia plástica com gelo
03. PROCEDIMENTO
A. Miscibilidade de líquidos
Prepare as seis misturas em seis tubos de ensaio numerados de 1 a 6, conforme descrito
abaixo. Escreva suas observações. Não esqueça de agitar cada tubo de ensaio, de forma a
homogeneizar a mistura, antes de fazer as anotações.
1. 3 mL de água + 1 mL de etanol
2. 3 mL de água + 1 ml de 1-butanol
3. 3 mL de água + 1 mL de querosene
4. 3 mL de etanol + 1 mL de 1-butanol
5. 3 mL de etanol + 1 mL de querosene
6. 3 mL de 1-butanol + 1 mL de querosene
Obs: Ao terminar a experiência esvazie cada tubo nos respectivos béqueres adequados aos
rejeitos. Não jogue rejeitos na pia!!!!!. Não misture as soluções.
B. Extração
a) Coloque cerca de 3 mL de uma solução aquosa saturada de iodo (aproximadamente
0,03 % de iodo em massa) num tubo de ensaio. Adicione cerca de 1mL de querosene.
Não agite. Anote suas observações.
b) Coloque uma rolha no tubo e agite. Espere descansar e anote suas observações.
C. Precipitação
a) Coloque cerca de 0,5 g de acetanilida em 4 mL de etanol em um béquer pequeno e agite
até sua dissolução.
b) A seguir acrescente 20 mL de água destilada, agite e deixe cristalizar em um banho de
gelo (numa bacia plástica).
D. Filtração
a) Dobre um papel de filtro duas vezes como indicado na figura abaixo e coloque-o em
um funil de vidro.
b) Coloque um béquer embaixo do funil, de modo que a ponta do funil toque a parede
interna do béquer, conforme figura abaixo:
c) Com o auxílio de uma pisseta, molhe o papel filtro com um pouco de água para fixá-lo
no funil.
d) Transporte todo o conteúdo do béquer contendo acetanilida, etanol e água, para o
filtro, com a ajuda de uma bagueta.
e) Terminada a filtração, retire o papel de filtro com a acetanilida seca e coloque-a num
frasco adequado.
04. FOLHA DE DADOS:
EXPERIÊNCIA N° 4
Turma nº .......................... Data: ....................
Nome
.......................................................................................................
Nome
.......................................................................................................
A. Miscibilidade de líquidos
Mistura
1
3 mL de água + 1 mL de
etanol
2
3 mL de água + 1 mL de
1-butanol
3
3 mL de água + 1 mL de
querosene
4
3 mL de etanol + 1 mL
de 1-butanol
5
3 mL de etano + 1 mL de
querosene
6
3 mL de 1-butanol + 1
mL de querosene
B. Extração
Observações:
C. Precipitação
Observações
D. Filtração
Observações
Miscível
Parcialmente
miscível
Imiscível
Líquido mais
denso
04. FOLHA DE DADOS:
EXPERIÊNCIA N° 4
Turma nº .......................... Data: ....................
Nome
.......................................................................................................
Nome
.......................................................................................................
A. Miscibilidade de líquidos
Mistura
1
3 mL de água + 1 mL de
etanol
2
3 mL de água + 1 mL de
1-butanol
3
3 mL de água + 1 mL de
querosene
4
3 mL de etanol + 1 mL
de 1-butanol
5
3 mL de etano + 1 mL de
querosene
6
3 mL de 1-butanol + 1
mL de querosene
B. Extração
Observações:
C. Precipitação
Observações
D. Filtração
Observações
Miscível
Parcialmente
miscível
Imiscível
Líquido mais
denso
05 . PRÉ LABORATÓRIO
1) Escreva as definições dos seguintes termos químicos:
a) Imiscível
b) Ligação covalente polar.
2) Verifique cada molécula abaixo, se é polar ou não-polar:
A) CS2
B)
NH3
C)
CH3OH
3) Por que existe uma grande diferença na solubilidade do NaCl e da Acetanilida em água?
4) Escreva as definições dos seguintes termos químicos:
a)
Extração:
b) Soluto:
5) Com base nas diferenças de eletronegatividade dos dois átomos, classifique as ligações nas moléculas
abaixo como covalente não-polar, covalente polar ou iônica:
(C = 2,5 ; O = 3,5 ; Li = 1,0 ; H = 2,1 ; N = 3,0 ; Na = 0.9)
a)
b)
c)
d)
e)
CO: .........................................................................
O2 : .........................................................................
LiH: ........................................................................
NH3: .......................................................................
Na2O: .....................................................................
6) Escrevas as definições para os seguintes termos químicos:
a)
Miscíveis:
b) Extração:
7) Sublinhe os compostos que você acredita que sejam solúveis na água. Justifique sua resposta.
a) NaCl:
b) Etanol:
c) Metano:
8) O processo de dissolução para o KNO3 em água é endotérmico. Você acha que o KNO3 torna-se mais
ou menos solúvel, quando a temperatura é aumentada. Explique sua resposta.
9) O que significa dizer que o íon está hidratado? Qual o significado do termo solvatação?
10) O processo de dissolução para o KI em água é endotérmico. Você acha que o KI torna-se mais ou
menos solúvel, quando a temperatura é aumentada. Explique sua resposta.
11) O Dióxido de Carbono (CO2) solidificado, o gelo-seco, é usado como agente refrigerante para
temperaturas da ordem de -78ºC. Esta molécula é polar ou apolar? Discuta.
12) Dentre as seguintes substâncias, qual apresenta molécula mais polar? Explique.
H-H; H-Cl; H-Br; H-I; H-F.
13) O óleo de soja não se dissolve em água. A partir desta informação, o que podemos concluir quanto a
polaridade destes dois líquidos?
14) Uma roupa branca adquiriu uma mancha marrom, quando nela derrubaram iodo (I 2). Qual dos líquidos
a seguir é o menos eficaz para remover esta mancha? Explique.
Gasolina, Querosene, Água, Tetracloreto de Carbono (CCl4)
15) Diferencie: Eletronagatividade e Afinidade Eletrônica.
16) Sublinhe os compostos que você acredita que sejam solúveis na água. Justifique sua resposta.
a) LiBr
b) Metano (CH4)
c)
NaCl
17) O dióxido de carbono (CO2) solidificado, o gelo-seco, é usado como agente refrigerante para
temperatura da ordem de -78ºC. Esta molécula é polar ou apolar? Discuta.
18) Em um dos episódios da série "Profissão Perigo", o herói McGiver provou que uma amostra de água
continha íons cloreto pela adição de algumas gotas de uma solução de Nitrato de Prata; isto provocou
o surgimento de um precipitado branco. Sabendo que o Cloreto de Prata é um sal pouco solúvel,
apresente a equação química para a reação de precipitado deste sal que evidenciou a presença de
cloreto na amostra.
19) Classifique os compostos abaixo como polar ou não polar.
Sulfeto de Carbono
Tetracloreto de silício
Ácido Sulfídrico
CS2
SiCl4
H2S
20) Coloque em ordem crescente de polaridade: etanol, água, butanol, querosene. Quais destes líquidos
devem formar mistura homogênea com a água?
21) Como poderia explicar que o etanol é totalmente miscível em água, enquanto o butanol é pouco
miscível?
22) 2mL de água são adicionados a 2 mL de outro liquido formando um par imiscível. O que você pode
fazer experimentalmente para descobrir se a água constitui a fase inferior ou a superior?