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Relatã“Rio Substã‚Ncia Puras e Misturas-1 - CopiaTRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INORGÂNICA
GQI00023 – QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL B – Química
Relatório de aulas praticas
Niterói - 2015
Gabriele
Gabriel Pinheiro
Mariane Coutinho Pinheiro
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Substâncias Puras e Misturas
Niterói – 2015
Relatório da aula realizada em 24/03/15 apresentado para avaliação do Professor Luiz Carlos Schmitz, na disciplina de Química Experimental B, turma IG.
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RESUMO
Matéria é tudo aquilo que ocupa lugar no espaço e possui massa. Esse é o princípio
base necessário para entendimento de toda a prática. A partir disso, conceitos como
Substâncias Puras e Misturas, Ponto de Fusão e Ebulição, Densidade e Solubilidade
serão apresentados por meio de explicações e práticas.
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Sumário
RESUMO .................................................................................................................................................. 3
INTRODUÇÃO ......................................................................................................................................... 5
OBJETIVOS ............................................................................................................................................... 7
MATERIAIS E MÉTODOS (PARTE EXPERIMENTAL) .................................................................................. 8
1. Ponto de Fusão ............................................................................................................................ 8
2. Massa específica ......................................................................................................................... 9
3. Solubilidade ............................................................................................................................... 10
4. Formação de compostos a partir dos elementos ...................................................................... 11
RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................................................. 12
1. Ponto de Fusão .......................................................................................................................... 12
2. Massa Específica ....................................................................................................................... 12
3. Solubilidade ............................................................................................................................... 13
4. Formação de compostos a partir de elementos ....................................................................... 14
CONCLUSÃO .......................................................................................................................................... 15
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................................ 16
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INTRODUÇÃO
Matéria é tudo aquilo que possui Massa e ocupa lugar no espaço (possui Volume).
Massa refere-se à quantidade de matéria que determinada amostra possui. Já o
Volume refere-se à quantidade de espaço tridimensional que apresentada por
determinada amostra. Além dessas propriedades que todo e qualquer tipo de
matéria possui pode-se citar a densidade, sendo esta uma razão entre massa e
volume de determinada matéria.
Até agora fez sentido enumerar algumas propriedades referindo-se a uma porção de
matéria, porém as demais características a serem observadas necessitam de um
conceito um pouco mais completo do que o de matéria para serem explicados.
O esquema a seguir mostra um resumo da classificação da matéria:
Uma determinada quantidade matéria pode ser classificada como substância pura
quando esta é formada por unidades químicas iguais, sejam átomos, sejam
moléculas e por esse motivo apresentando propriedades químicas e físicas. A partir
daí, uma substância pura pode ser classificada como simples quando esta for
formada por um ou mais átomos do mesmo elemento químico, como por exemplo,
uma barra de Alumínio puro, gás Nitrogênio ou Mercúrio líquido ou pode ser
classificada como substância composta quando as moléculas de determinada
substância são formadas por dois ou mais átomos, como por exemplo, Água,
Dióxido de Carbono e Dióxido de Silício.
Matéria
Substâncias Puras
Substâncias Simples
Substâncias Compostas
Misturas
Homogêneas Heterogêneas
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É cabível apresentar os conceitos de Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição no
contexto de Substância Pura. Ponto de Fusão é a temperatura em que determinada
substância passa do estado do sólido para o líquido ou do líquido para o sólido e
Ponto de Ebulição é a temperatura em que determinada substância passa do estado
líquido para o gasoso ou do gasoso para o líquido. Essas temperaturas de fusão e
ebulição, a uma determinada pressão, são valores constantes, ou seja, fator
característico de uma substância pura.
Mistura é a classificação de uma porção de matéria que é constituída por duas ou
mais substâncias. Como misturas apresentam composição variável, têm
propriedades como ponto de fusão, ebulição, densidade diferentes daquelas
apresentadas pelas substâncias quando estudadas separadamente. Misturas são
subdivididas de acordo com seu aspecto visual, ou seja, misturas que apresentam
um aspecto uniforme (uma única fase) são chamadas de Misturas Homogêneas e
aquelas que apresentam duas ou mais fases são chamadas de Misturas
Heterogêneas (mesmo que seu caráter heterogêneo seja revelado apenas na
observação com microscópio esta será chamada de Mistura Heterogênea. Exemplo:
Sangue e Leite).
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OBJETIVOS
Apresentar e determinar as propriedades físicas das substâncias e suas aplicações.
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MATERIAIS E MÉTODOS (PARTE EXPERIMENTAL)
1. Ponto de Fusão
MATERIAIS, INSTRUMENTOS E REAGENTES:
Suporte universal
Garra
Béquer
Tubo de ensaio
Placa de aquecimento
Termômetro
PROCEDIMENTO:
Foi colocado no béquer, 200 mL de água destilada. Dentro do béquer foi inserido o
tubo de ensaio que continha naftaleno no estado sólido (a quantidade de naftaleno
não pode ser medida, pois foi utilizada a quantidade de naftaleno utilizada pela
turma anterior) junto com o termômetro. O tubo de ensaio estava sendo segurado
pela garra que estava acoplada ao suporte. O béquer foi posto sobre a placa de
aquecimento. Com o sistema já formado, a placa de aquecimento foi ligada a uma
temperatura de 210ºC. O sistema permaneceu em operação até que o naftaleno
fosse completamente fundido. Quando isto ocorreu, o tubo de ensaio dentro do
béquer foi suspendido e a placa de aquecimento desligada. Neste momento, a
temperatura registrada foi de 93ºC, esse momento foi tido como t = 0 s. A partir daí a
temperatura foi registrada de 10 em 10 segundos, com os dados registrados obteve-
se o seguinte gráfico:
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É sabido que o ponto de fusão é definido pela coexistência da fase líquida e fase
sólida em um equilíbrio térmico onde a temperatura não varia. Analisando o gráfico
obtido, encontra-se como ponto de fusão do naftaleno a temperatura de 71ºC. A
literatura adequada indica o valor de 80,5ºC.
2. Massa específica
MATERIAIS, INSTRUMENTOS E REAGENTES:
Balança
Proveta 25 mL
Pequenos cilindros de Alumínio, Zinco e Cobre
H2O
Vidro relógio
PROCEDIMENTO:
Utilizando a balança e o vidro de relógio foram medidas as massas dos metais
utilizados, os valores obtidos foram 1,2 g, 10,8 g e 11,4 g para o Alumínio, Zinco e
Cobre respectivamente.
Após ter sido feito o registro destas massas, foi determinado o volume de cada
amostra metálica pelo seguinte procedimento: encheu-se a proveta com um volume
de 20 mL de H2O (Vi), em seguida a amostra metálica foi posta dentro da proveta
que continha 20 mL de H2O. Outro volume foi observado na proveta e anotado (Vf).
Por meio da subtração Vf – Vi foi obtido o volume da amostra metálica. Os volumes
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das amostras obtidos foram 0,5 mL, 1,5 mL e 1,25 mL Para o Alumínio, Zinco e
Cobre respectivamente.
Possuindo a massa e volume de cada amostra deu-se prosseguimento ao
experimento calculando a massa específica de cada amostra obtendo-se os valores
2,4 g/mL, 7,2 g/mL e 9,12 g/mL para Alumínio, Zinco e Cobre respectivamente. Após
realizado o último cálculo verificou-se os valores reais de massa específica de cara
material. Foram registrados os valores 2,702 g/mL, 7,14 g/mL e 8,92 g/mL para
Alumínio, Zinco e Cobre respectivamente. A seguir encontra-se a tabela 2
preenchida da página 26 da apostila.
Tabela 2 – Valores de densidade
Amostra Al Zn Cu
Volume da amostra (mL) 0,5 1,5 1,25
Massa específica calculada (g/mL) 2,4 7,2 9,12
Massa específica (Handbook) 2,702 7,14 8,92
Erro percentual 11,18% 0,84% 2,24%
3. Solubilidade
MATERIAIS, INSTRUMENTOS E REAGENTES:
4 Tubos de ensaio
H2O
Etanol
Cloreto de Sódio
Iodo molecular
PROCEDIMENTO:
Prepararam-se os tubos de ensaio para o experimento numerando-os de 1 a 4.
Depois de numerados os tubos 1 e 2 receberam cerca de 1 mL H2O e os tubos 3 e 4
cerca de 1 mL de Etanol. Aos tubos 1 e 3 foram adicionados alguns mg de Cloreto
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de Sódio e observou o aspecto da mistura. Aos tubos 2 e 4 foram adicionados
alguns mg de Iodo molecular e verificou-se o aspecto de cada mistura. A seguir
encontra-se a tabela 3 preenchida da página 27 da apostila.
Tabela 3 – Solubilidade em diferentes solventes
NaCl I2
H2O SOLÚVEL INSOLÚVEL
H3C-CH2-OH INSOLÚVEL SOLÚVEL
4. Formação de compostos a partir dos elementos
MATERIAIS, INSTRUMENTOS E REAGENTES:
Vidro relógio
Fita de Magnésio
Pinça metálica
Maçarico
PROCEDIMENTO:
Depois de ser observada, a fita de Magnésio foi segurada pela pinça metálica logo
acima de um vidro relógio a fim de recolher o produto da reação química que seria
realizada. Com o maçarico foi dada ignição à fita de Magnésio. Observou-se a
reação acontecer. Após o fim da reação foi adicionado pequena quantidade de H2O
sobre o vidro relógio que continha o produto da combustão do Magnésio. Adicionou-
se uma gota de solução de fenolftaleína e observou-se o resultado.
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
1. Ponto de Fusão
A determinação de ponto de fusão é determinada pela temperatura que se mantém
constante durando o período de coexistência da fase líquida e fase sólida de uma
determinada substância. Na prática realizada o valor de fusão do naftaleno obtido
(71ºC) foi bastante diferente do valor informado pela literatura adequada (80,5ºC).
Tamanha discrepância de valores pode ser explicada pelo fato de não se estar
lidando com o naftaleno puro e também pelo fato do sistema não ser isolado, ou
seja, o fluxo de energia não é controlado.
Pontos de fusão e ebulição são propriedades de substâncias puras, porém quando
há “contaminação” da substância com outra qualquer, o valor exato desses
informados pela literatura para determinada substância, provavelmente não será
igual ao valor obtido experimental.
2. Massa Específica
Sendo densidade (massa específica) a razão entre massa e volume, é sabido que
cada substância possui sua massa específica, ou seja, a determinação da massa
específica pode ser tomada como outro processo para determinação do nível de
pureza de uma substância. Assim sendo, foi realizada a determinação da massa
específica de três amostras, cada uma de um metal diferente. Após realização da
prática foi obtida a seguinte tabela:
Tabela 2 – Valores de densidade
Amostra Al Zn Cu
Volume da amostra (mL) 0,5 1,5 1,25
Massa específica calculada (g/mL) 2,4 7,2 9,12
Massa específica (Handbook) 2,702 7,14 8,92
Erro percentual 11,18% 0,84% 2,24%
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É fácil observar que quando se compara a massa específica obtida
experimentalmente com a massa específica fornecida pela literatura há um
percentual de erro no valor obtido experimentalmente. Observando os valores com
olhos um pouco mais atentos, é possível observar que o valor do erro percentual é
inversamente proporcional ao volume da amostra, ou seja, quanto menor o volume
encontrado, maior o erro.
A vidraria utilizada para determinação do volume de cada amostra possuía como
menor valor de medida o volume de 0,1 mL. Foram feitas duas medidas: a medida
do volume inicial de água e a medida do volume final (composto por água +
amostra). Conclui-se que o erro máximo de medida do volume pode ter sido de 0,2
mL. Além disso, pode ter havido erro na constatação da massa da amostra durante
a pesagem. Porém, o fator que provavelmente foi o maior responsável pelo erro foi o
valor obtido para o volume das amostras. Pode-se afirmar isso observando a forma
como o erro aumenta com a diminuição do valor do volume.
3. Solubilidade
A solubilidade é a capacidade de uma substância de se dissolver em outra. No que
diz respeito à solubilidade de um sólido em um líquido, essa capacidade possui um
limite, um máximo de soluto que poderá ser dissolvido numa determinada
quantidade de solvente.
A solubilidade de uma substância em outra depende de inúmeros fatores, como
polaridade das moléculas do soluto e do solvente, o que faz com que “os
semelhantes se dissolvam”, ou seja, solutos polares se dissolvem muito bem em
solventes polares, assim como solutos apolares se dissolvem bem em solventes
apolares (dependendo do grau de polaridade da molécula é possível estimar o
solvente mais adequado para que a maior solubilidade seja garantida). Caso a força
da interação soluto-solvente não seja grande o suficiente para quebrar a energia de
rede do soluto, a solubilização será ineficiente ou inexistente. A prática realizada em
laboratório evidencia muito bem esses pontos. A partir da análise da tabela obtida na
apostila e completada ao longo dos experimentos é possível observar como essas
definições atuam na prática.
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Tabela 3 – Solubilidade em diferentes solventes
NaCl I2
H2O SOLÚVEL INSOLÚVEL
H3C-CH2-OH INSOLÚVEL SOLÚVEL
4. Formação de compostos a partir de elementos
Utilizando do método de reações químicas, podem-se formar novas substâncias a
partir de outras que existiam antes do processo. O foco desta prática está na
formação de substâncias a partir de elementos, ou seja, utilizar substâncias simples
e puras não formação de novas substâncias compostas. Na prática realizada foi
utilizada uma fita de magnésio como “reagente inicial”. Logo em seguida foi
realizada a queima da fita de magnésio para evidenciar a formação de nova(s)
substâncias. O processo de queima da fita pode ser representado pela seguinte
reação: Mg(s) + ½ O2(g) MgO(s)
Fica fácil observar agora a formação de uma substância composta a partir de
reagentes simples! Ao adicionar água ao vidro relógio que continha o produto da
reação anterior (Óxido de Cálcio), o contato entre as duas substâncias foi favorecido
e logo houve a formação de um novo composto. A formação desse último composto
foi evidenciada pela adição de algumas gotas de fenolftaleína, que rapidamente
apresentou sua cor rósea característica, causada pela formação de uma base a
partir do óxido básico formado da queima da fita de magnésio.
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CONCLUSÃO
A apresentação aos conceitos de substância pura, substância composta e simples,
misturas, etc. foi em geral importante para entendimento dos temas mais específicos
da prática que foram principalmente características de substâncias puras.
Cada resultado obtido na prática pôde ser previsto com a ajuda alguns poucos
cálculos simples em geral e com a ajuda do conhecimento preexistente dos alunos
envolvidos. Nada fora do normal foi observado.
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REFERÊNCIAS
RUSSEL, J. B. Química Geral. São Paulo, McGraw-Hill do Brasil, 2ª Ed. Vol. 1 e 2,
1994