determinação condutimétrica da concentração micelar crítica e do grau de ionização...

7/29/2019 Determinao condutimtrica da concentrao micelar crtica e do grau de ionizao micelar de um tensioativo i

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Laboratrio de Qumica Fsica Biolgica2012/2013

Determinao condutimtrica da concentrao micelar

crtica e do grau de ionizao micelar de um tensioativo

inico; Efeito da adio de electrlito

Trabalho prtico 1

Henrique Silva FernandesJoo Manuel RodriguesRicardo Jorge Almeida

16 de maro de 2013


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ndice

RESULTADOS E TRATAMENTO DE RESULTADOS ............................................. 3CLCULO DA CONCENTRAO.................................................................................. 4REPRESENTAES GRFICAS DOS VALORES DA TABELA 3 ......................................... 5

Clculo da cmc e grau de ionizao .................................................................. 6Clculo da micelarG

0........................................................................................... 8

DISCUSSO DOS RESULTADOS E CONCLUSO .............................................. 10

BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 12


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Resultados e Tratamento de Resultados

T/C kcalibrao /mS cm- |KCl| /mol dm- Constante da Clula /cm-

25,0 12,88 0,1 0,994

Tabela 1: Resultados referentes calibrao do condutmetro utilizado notrabalho.

Electrlito Vsoluo/cm Valquotas /cm |SDS|stock/mol dm- |NaCl| /mol dm-

Sem NaCl 50,00 0,400 0,06501 0,00000Com NaCl 50,00 0,300 0,06501 0,01007Tabela 2: Dados referentes s concentraes e volumes usados. 1O volumerefere-se adio inicial de gua (sem a adio de electrlito) e de soluoaquosa de NaCl (com a adio de electrlito).

SDS na ausncia de electrlito SDS na presena de electrlito (NaCl)Ensaio |SDS| /mol dm-3 k/S cm-1 Ensaio |SDS| /mol dm-3 k/S cm-1

1234567

8910111213141516171819202122232425262728

0,0000000,0005160,001020,001520,002020,002500,00298

0,003450,003910,004370,004820,005260,0056940,0061240,0065480,0069650,0073770,0077830,0081830,0085780,0089670,0093510,0097290,0101030,0104710,0108350,0111940,011548

4,6940,776,5111,6145,8178,9211,7

243,2274,6305,3335,7367397426455482508531550566580591602612622631640649

1234567

8910111213141516171819202122232425262728

0,0000000,0003880,0007710,0011490,0015240,0018930,002259

0,0026200,0029780,0033310,0036800,0040250,0043660,0047040,0050380,0053680,0056940,0060170,0063370,0066530,0069650,0072750,0075810,0078830,0081830,0084800,0087730,009063

1176119912211081110711011121

114311631183120612281249126812791293129713011309131413201325133213391345135313551363


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293031323334353637383940

0,0118970,0122420,0125830,0129190,0132500,0135780,0139020,0142210,0145360,0148480,0151560,015460

658667676684693701709717724732740748

2930313233343536373839404142

4344454647484950

0,0093510,0096350,0099170,0101950,0104710,0107450,0110150,0112830,0115480,0118100,0120700,0123280,0125830,012835

0,0130850,0133330,0135780,0138210,0140620,0143000,0145360,014770

13681375138313861390139514031407141114181422143014341438

14441449145514581463146914731477

Tabela 3: Resultados obtidos referente condutividade das solues paradiferentes quantidades de SDS adicionado. Os valores das concentraes

apresentados consideram o efeito de diluio por adio de cada uma daalquotas.

Clculo da concentrao

|| || Exemplo:

|| ||


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Representaes grficas dos valores da Tabela 3

k= 6,81E+04 |SDS| + 8R = 0,99984

k= 2,55E+04 |SDS| + 362R = 0,99918

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0.000000 0.002000 0.004000 0.006000 0.008000 0.010000 0.012000 0.014000 0.016000

k/Scm-1

|SDS| /mol dm-3

Grfico 1: Condutividade da soluo com o aumento daconcentrao de SDS

k= 5,9E+04 |SDS| + 989R = 0,99809

k= 2,003E+04 |SDS| + 1181,5R = 0,99943

1080

1130

1180

1230

1280

1330

1380

1430

1480

1530

0.001700 0.003700 0.005700 0.007700 0.009700 0.011700 0.013700

k

/S/cm-1

|SDS| /mol dm-3

Grfico 2: Condutividade da soluo com o aumento daconcentrao de SDS na presena de um electrlito (NaCl)


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Clculo da cmc e grau de ionizao

Na ausncia de electrlito

Antes da cmc:

||

Depois da cmc: || cmcIgualar as expresses...|| || || ||

|| || 1 || ||

||

Grau de ionizao micelar

1Os valores de b e b identificam a ordenada na origem das retas antes dedepois da cmc respetivamente. O mesmo vlido para m e m queidentificam o declive das retas antes de depois da cmc, respetivamente.


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Na presena de electrlito

Antes da cmc: || Depois da cmc:

|| cmcIgualar as expresses...|| || || ||

|| || 2 || ||

||

Grau de Ionizao micelar

2Os valores de b e b identificam a ordenada na origem das retas antes dedepois da cmc respetivamente. O mesmo vlido para m e m queidentificam o declive das retas antes de depois da cmc, respetivamente.


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Clculo da micelarG0

||

Na ausncia de electrlito |||| ||

|||||| ||||||

(

|||||| |||||| ||||||)

( ||||

|

|||||

|||||| |||||| )

(

)

Na presena de eletrlito |||| || ||

||

|| || ||


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Seja, ||||||||

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||||||

(

||||||||

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)

|||||||| ||||||||

( (

|||||||| |||||||| ||||||||)

)

|||| || || |||| || ||

(

(

|||||||| |||| || || ||||||||

)

)

||

(

(

|| ||

)

)


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Discusso dos Resultados e Concluso

O tensioativo usado neste trabalho, o Dodecilsulfato de Sdio (SDS),apresenta um comportamento idntico generalidade de compostos com

propriedades tensioativas. Um tensioativo no mais do que um compostocapaz de diminuir a tenso superficial da gua, isto acontece porque estaclasse de compostos so anfipticos, ou seja, tm uma cauda apolar e umacabea polar. Para concentraes baixas do SDS, a molcula tende aalinhar-se de forma a minimizar o contato das cadeias apolares com a gua,assim estas vo distribuir-se superfcie da gua com as cadeias apolaresvoltadas para a atmosfera envolvente. A cabea polar interageintermolecularmente com as molculas de gua, predominantemente porpontes de Hidrognio entre os Hidrognios da gua e os Oxignios do grupoSO4

- do SDS. No entanto, com o aumento da concentrao de SDS, asmolculas tendem cada vez mais dificuldade em ocupar os espaos

superfcie do lquido, pois no existe espao para tantas molculas ecomeam a surgir fortes repulses entre as cabeas polares carregadasnegativamente. Isto leva formao de micelas. As micelas so compostosesfricos em que as caudas apolares esto voltadas para o centro ondeocorre uma estabilizao por aumento do carcter hidrofbico do ncleodas micelas. As cabeas polares e negativas, ficam voltadas para fora e soestabilizadas por interao com a gua, como j foi referido. Este fenmeno espontneo do ponto de vista termodinmico, apesar de no parecerfavorvel do ponto de vista entrpico, dado que leva ao agrupar e ordenardas molculas de SDS. Porm, acaba por haver um aumento da entropiapela libertao das molculas de gua que esto rigorosamente ordenadas

quando as caudas apolares do SDS se encontra no seio da soluo aquosa.Verificou-se que o electrlito usado, Cloreto de Sdio (NaCl) tem a

capacidade de aumentar significativamente a condutividade da soluo, dadaa mobilidade dos ies Na+ e Cl-. De salientar que a condutividade da soluoaumenta de forma mais acentuada com o aumento da concentrao de SDSantes de se atingir a cmc. Isto acontece porque a formao de micelasdiminui a carga efetiva das espcies, condicionando assim a condutividade. Aformao das micelas faz com que se distribuam cargas positivas em tornoda micela, dado que as cabeas polares do SDS esto carregadasnegativamente e voltadas para a soluo, isto aprisiona, de certa forma, amobilidade dos ies Na+ que passam a estar menos disponveis paraconduzir a eletricidade na soluo, assim como uma ligeira diminuio dacarga efetiva das molculas de SDS, que passa a ser inferior, em mdulo, a -1 por molcula de SDS.

Aps a adio do electrlito (NaCl) verifica-se uma diminuio da SDSe uma diminuio do grau de ionizao micelar, isto porque o NaCl favorecea formao de micelas, dado que aumenta a concentrao de ies Na+ queconseguem estabilizar altamente negativa dos agregados micelares de SDS.Como consequncia, temos tambm que a energia de micelizao maior napresena de NaCl do que na sua ausncia, pois a micela passa a ser umaestrutura mais estvel para uma concentrao de SDS mais baixa.

No que diz respeito aos valores determinados para a cmc e grau deionizao micelar do SDS na ausncia de electrlito, os valores so


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corroborados pela literatura, dado que a cmc citada de 8,0X10 -3 mol dm-3que se encontra dentro do intervalo de valores obtidos (0,0080,001 mol dm-3), temperatura de 25,0C.[2] No que diz respeito ao valor da cmc para oensaio com adio de electrlito com concentrao aproximada de 0,01 moldm-3, o valor obtido compreende o descrito na literatura, dado que a literatura

prev 0,0057 mol dm-3

que tambm est compreendido nos valores obtidosexperimentais de 0,0050,002 mol dm-3, temperatura de 25,0C.[3] Contudoo valor para o grau de ionizao micelar na ausncia de electrlito foisuperior ao descrito na literatura, dado que se obteve foi de 0,3740,004 que ligeiramente superior (0,35 valor da literatura) ao publicado no artigo queserve de base para a comparao do valor da cmc nas mesmas condies eque foi supracitado.[2] No que diz respeito, aos ensaios com electrlito(NaCl), o valor obtido prximo do descrito na bibliografia, sendo queobteve-se 0,3390,006 que em larga aproximao engloba o valor de 0,35citado bibliograficamente.[3]

No que diz respeito s energias de Gibbs de micelizao molares no

foram encontrados valores na literatura para as condies usadas. Noentanto, os valores obtidos podem ser comparados entre si, para as duassituaes; verificando-se que uma micelarGm

0 maior em mdulo para asituao em que existe um electrlito em soluo, como seria de esperar. Istoporque torna-se mais estvel, do ponto de vista termodinmico, a micelizaona presena de um electrlito capaz de estabilizar as cargas das micelas,como j foi referido anteriormente.


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Bibliografia[1] B. Jnsson, B. Lindman, K. Holmberg, B. Kronberg, Surfactants andPolymers in Aqueous Solution, John Wiley & Sons, Chichester, 1998, Caps.1-3. [2] A. Dominguez, A. Fernandez, E. Iglesias, L. Montenegro, J. Chem. Ed.,74, 1227, 1997

[3] Robert J. Stokes,D. Fennell Evans, Fundamentals of InterfacialEngineering, Wiley-VCH, Minneapolis EUA, 1997, 222.

[4] Microsoft Office Excel Mac 2011, 14.3.2, Microsoft Corporation, 2010.

[5] StatPlus Mac LE 2009, 5.8.2.0; AnalystSoft, Inc., 2009.

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