AL 2

Aco de formao Trabalho prtico dos novos programas de Fsica e Qumica - 11 ano

AL 2.5 Solubilidade: solutos e solventes

O que acontece solubilidade em gua de uma substncia quando se varia a temperatura?Ser que uma substncia bastante solvel em gua pode ser menos solvel noutro solvente?

Objectivos

Reconhecer o laboratrio como local de trabalho onde a segurana fundamental na manipulao de material e equipamento.

Concluir sobre alguns factores que afectam a solubilidade de um soluto num solvente.

Traar a curva de solubilidade de um soluto num solvente em funo da temperatura.

Aplicar tcnicas e princpios subjacentes medio e transferncia de slidos e lquidos.

Proceder recuperao/eliminao dos materiais utilizados, de acordo com as regras de segurana.Sugesto metodolgica:Com a finalidade de responder s questes-problema equacionadas, sugere-se:

Utilizao, sempre que possvel, de pequenas pores de material (ou microescala) para minimizar custos e resduos:

Por razes de economia de tempo, cada um dos grupos trabalhar com uma amostra de uma determinada massa, realizando pelo menos trs ensaiosEXECUO

1. Distribuir por 4 tubos de ensaio (20 x 200), devidamente etiquetados, as seguintes massas de nitrato de potssio: 5,0 g; 7,5 g; 10,0 g e 12,5 g.2. Pipetar 10 ml da gua destilada, transferir para o tubo de ensaio e agitar com uma vareta de vidro at dissolver a maior quantidade.

3. Colocar o tubo de ensaio dentro de um copo de forma alta (250 mL) com cerca de 20,0 mL de gua morna.

4. Aquecer lentamente e agitar com cuidado a mistura dentro do tubo de ensaio at o nitrato de potssio estar todo dissolvido.

5. Parar o aquecimento, retirar o tubo de ensaio do copo, introduzir o termmetro e continuar a agitar o contedo do tubo medida que vai arrefecendo.

6. Registar a temperatura correspondente ao momento em que se inicia a cristalizao (observe pela parte inferior do tubo de ensaio, onde se depositam os cristais formados).

7. Deixar arrefecer o tubo; em seguida, repetir os procedimentos 3 a 6 e realizar nova leitura da temperatura de cristalizao (as leituras no devem diferir mais do que 1 C); os procedimentos anteriores devem ser repetidos at se obterem trs valores concordantes.

8. Recuperar o sal utilizado procedendo a uma recristalizao. APRESENTAAO DOS RESULTADOS

1. Reunir os resultados experimentais de todos os grupos e construir uma tabela.

2. Proceder ao traado do grfico de solubilidade (massa de nitrato de potssio dissolvido

Em 100 g de gua)/temperatura (C).3. Elaborar o relatrio do trabalho efectuado onde conste a resposta ao problema.AL 2.5 Solubilidade: solutos e solventes (2 aulas)Ser que uma substncia bastante solvel em gua pode ser menos solvel noutro solvente?

O que acontece solubilidade em gua de uma substncia quando se varia a temperatura?

Objecto de ensino Soluo saturada e no saturada de sais em gua

Solubilidade em gua: substncias muito e pouco solveis.

Lquidos miscveis e imiscveis.

Solubilidade de lquidos em lquidos.

Factores que interferem na solubilidade de um soluto num solvente.

Influncia da temperatura na solubilidade de um soluto num solvente.

Objectivos da aprendizagem

Esta AL permite ao aluno saber:

Reconhecer o laboratrio como local de trabalho onde a segurana fundamental na manipulao de material e equipamento.

Concluir sobre alguns factores que afectam a solubilidade de um soluto num solvente. Traar a curva de solubilidade de um soluto num solvente em funo da temperatura.

Aplicar tcnicas e princpios subjacentes medio e transferncia de slidos e lquidos.

Proceder recuperao/eliminao dos materiais utilizados, de acordo com as regras de segurana.

Sugestes metodolgicas

Com a finalidade de responder s questes-problema equacionadas, sugere-se:

Utilizao, sempre que possvel, de pequenas pores de material (ou microescala) para minimizar custos e resduos.

Para que os alunos possam encontrar resposta ao modo como a natureza do par soluto-solvente interfere na solubilidade de um soluto em vrios solventes ou no poder dissolvente de um solvente sobre vrios solutos, prope-se uma abordagem do tipo experimental (com manipulao de varveis) planificada pelos prprios alunos.As questes a ter em conta podero ser:

Quais os solutos e solventes que podemos testar?

Podero ser disponibilizados vrios solutos (substncias inicas e covalentes) e solventes (polares e apolares).

Sugere-se os solutos: cloreto de sdio, cloreto de clcio, carbonato de clcio, iodo e heptano e os solventes: gua, etanol e n-hexano, entre outros. Para que a concluso seja vlida (comparao relativa das solubilidades de cada soluto em cada solvente) que condies devem utilizar?

Os alunos devero considerar como variveis a controlar (manter constante durante os diferentes ensaios) a temperatura, o volume do solvente e a quantidade de soluto (uma aproximao possvel poder ser considerar a massa de soluto constante).

Sugere-se o uso de 5 cm3 de solvente e 0,5 g de soluto. As condies da mistura dos dois componentes tambm devero ser equivalentes, da a agitao vigorosa aps a adio seguida de repouso, em todos os tubos de ensaio de forma equivalente. Como organizar o registo das observaes?A preparao prvia de uma tabela de registo dever ser feita pelos alunos, pois ajud-los- a pensar no que vo fazer, porqu e como.

Sugere-se o uso de uma tabela de dupla entrada, por soluto e por solvente, onde se registe muito solvel, pouco solvel ou muito pouco solvel. Para facilitar a tomada de deciso sobre a extenso da solubilizao, poder-se- deixar como termo de comparao uma amostra igual de um dos solutos (sem solvente) num tubo de ensaio igual.

Solvente (5 cm3)

Soluto (0,5 g)guaEtanolAcetonaTetracloreto

de

Carbonon- Hexano

Cloreto de sdio

Cloreto de clcio

Carbonato de clcio

Iodo

gua

Etanol

Acetona

Tetracloreto de carbono

n-hexano

Nota: para tornar mais ntidas as duas fases lquidas, poder-se- adicionar umas gotas de corante alimentar fase em que ele for solvel.1. Para responder segunda questo O que acontece solubilidade em gua de uma substncia quando se varia a temperatura, pode-se escolher um soluto (nitrato de potssio) e um solvente (gua) e ensaiar qual o valor da temperatura mnima para a qual misturas de um certo volume de solvente (5 cm3) dissolvem por completo diferentes massas desse soluto. Sugere-se usar 4 amostras de soluto de massas diferentes (5,0 g; 7,5 g; 10,0 g e 12,5 g) e, por razes de economia de tempo, cada um dos grupos trabalhar com uma amostra de uma determinada massa, realizando, pelo menos, 3 ensaios, cujo resultado final no apresente uma variao superior a 1 C. A mdia aritmtica dos valores determinados representa o valor mais provvel da temperatura qual a soluo est em equilbrio com a fase slida. O conjunto dos quatro resultados da temperatura, para as quatro misturas ensaiadas, so os valores a serem utilizados por toda a turma (turno) na construo do grfico. Nota: A melhor observao a que se realiza quando se olha para a extremidade inferior do tubo de ensaio onde se iro depositar os cristais medida que se formam.

Como variar a solubilidade de um sal com o aumento da temperatura?

A solubilidade de sais varia com a temperatura. Quando a solubilidade um processo endotrmico, o aumento da temperatura do sistema provoca o aumento da solubilidade. o que sucede na maioria das vezes, embora haja excepes. No final das actividades algumas questes podero ser colocadas aos alunos para discusso, em particular:

Qual o soluto mais solvel em gua? Qual o soluto mais solvel em n-hexano?

Para cada um dos solutos ensaiados, como varia a sua solubilidade nos diversos solventes?

Como varia o poder dissolvente de cada solvente com os solutos ensaiados?

Caracterizar o tipo de ligaes qumicas existentes em cada um dos solutos ensaiados (inica ou covalente) e em cada solvente (covalente polar ou covalente apolar) e estabelecer a associao verificada para os pares soluto-solvente onde a solubilizao foi mais extensa (maior solubilidade). Porque que as guas ricas em clcio so pobres em ies fluoreto? (Sugesto: ter em conta valores tabelados para Kps de fluoretos.)

Ser que a solubilidade de todos os sais aumentam sempre com a temperatura? (Sugesto: explorar dados disponveis, grficos ou tabelas, relativos a outros sais tais como cloreto de sdio, sulfato de csio (III), entre outros.)O diagrama seguinte apresenta uma possvel organizao dos conceitos envolvidos nesta actividade laboratorial:

Material, equipamento e reagentes

Material/equipamento e ReagentesUnidade

Balana semianaltica1

Contentor para resduos1 por cada tipo

Copo de 250 mL1

Esguicho1

Placa de aquecimento1

Pipeta graduada de 10 mL1

Pompete ou pipetador automtico1

Rolhas para tubos de ensaio de 20x2005

Tubos de ensaio de 20x200 mm5

Suporte para tubos de ensaio de 20x2001

Termmetro -10 C a 110 C1

Varetas de vidro1

gua

Hexano

Etanol

n-Hexano

Iodo

Carbonato de clcio

Cloreto de sdio

Cloreto de clcio

Nitrato de potssio

Acetato de clcio

Sugestes de avaliao

Todos os grupos devem:

Colaborar no traado da curva de solubilidade (massa de nitrato de potssio ou acetato de clcio dissolvido/100 g de gua em funo da temperatura).

Comparar as curvas obtidas e relacionar o seu traado (declive) com a variao solubilidade com a temperatura. Discutir as limitaes do procedimento experimental.

Responder s questes formuladas anteriormente. Indicar o equipamento de segurana e proteco pessoal que utilizou

Dar exemplos de, pelo menos, dois solutos cuja solubilidade em gua diminua com o aumento da temperatura. Qual a variao da temperatura na solubilidade do nitrato de potssio em gua?

O grfico traado com os dados experimentais aproxima-se dos que vm descritos no grfico apresentado? Se no apresentar razes para essas diferenas. Quais so as substncias solveis em gua.

Como se pode explicar, de forma muito simples, a diferena de solubilidade observada?

Os solventes so miscveis dois a dois

Como se pode explicar, de forma muito simples, a diferena de miscibilidade observada?KNO3

Coimbra, Julho 2006