seminário do experimento ix

7/30/2019 Seminrio do Experimento IX

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Universidade Federal de Santa Catarina

Centro de Cincias Fsicas e Matemticas

Departamento de Qumica

Disciplina: Fsico-Qumica Experimental (QMC 5453)

Curso: Farmcia Turma: 03102C

Professor: Nito Angelo DebacherAlunos: Ariella Picinato

Bruna Maisa Custdio

Cristiane Barth

Gustavo Lescowicz

Letcia Mendes de Crdova

Marcelo Luan Guaragni


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Tenso Superficial

Efeito fsico que ocorre na camada superficial deum lquido.

As molculas situadas no interior do lquido soatradas em todas as direes pelas molculasvizinhas e, por isso, a resultante das foras queatuam sobre cada molcula praticamente nula. Asmolculas da superfcie do lquido, entretanto,sofrem apenas atrao lateral e inferior. Esta forapara o lado e para baixo cria a tenso na superfcie,que faz a mesma comportar-se como uma pelcula

elstica.

Introduo


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As propriedades superficiais de um lquido podemser alteradas com o uso de um surfactante (ou

tensoativo), que apresenta dupla polaridade,interagindo com as molculas tanto de gua como asmolculas insolveis em gua.

A poro hidrofbica de uma molcula de

surfactante forma agregados chamados micelas que,geralmente, formam-se a baixas concentraes emgua.

Introduo


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Surfactante pulmonar

um lquido lipoproteico produzido por clulas

pulmonares chamadas pneumcitos tipo II, quereduz a tenso superficial na interface entre o lquidopresente na cavidade alveolar e o ar.Consequentemente, diminui a fora necessria para

a inspirao, facilitando a respirao. Sem osurfactante, a tendncia dos alvolos seria colapsardurante a expirao.

Introduo


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Determinar a tenso superficial e a concentraomicelar crtica de solues de surfactantes (dodecil

sulfato de sdio ou lauril sulfato de sdio) em meioaquoso.

Objetivos


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Dodecil sulfato de sdio 0,10mol/L;gua deionizada; 8 bales volumtricos de 50mL; Frasco para medida da tenso superficial; Piceta com gua deionizada;

Tensimetro de Du Nouy; Termmetro.

Materiais


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Foi medida temperatura da gua utilizada = 25,4C;A soluo estoque de Lauril Sulfato de Sdio 0,10

mol/Lj estava pronta; Preparou-se em 4 bales volumtricos de 50 mL;

Procedimento

Soluo 1 2 3 4

M2 (mol L-1) 5,0 x 10-2 1,0 x 10-2 5,0 x 10-3 1,0 x 10-3

V1 (mL) 25 5,0 2,5 0,5


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Utilizou-se o clculo de diluio para preparar assolues;

M1 . V1 = M2 x V2M1 = molaridade soluo estoqueV1 = volume de soluo estoqueM

2

= molaridade final da soluoV2 = volume final da soluo

Procedimento


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Soluo 1M1 x V1 = M2 x V2

0,10 x V1 = 5,0 x 10-2 x 50V1 = 25 mL

Soluo 2M

1 xV

1 =M

2 xV

2

0,10 x V1 = 1,0 x 10-2 x 50V1 = 5 mL


0,10 x V1 = 5,0 x 10-3 x 50V1 = 2,5 mL

Soluo 4M

1 xV

1 =M

2 xV

2

0,10 x V1 = 1,0 x 10-3 x 50V1 = 0,5 mL

Procedimento


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Utilizou-se como estoque a soluo 4 de molaridade

1,0x 10-3 mol L-1 ;

preparou-se as solues 5 a 8 em balesvolumtricos de 50 mL;

Observao: volume dos bales foi completado comgua destilada.

Procedimento

Soluo 5 6 7 8

M2 (mol L-1) 5,0 x 10-4 1,0 x 10-4 5,0 x 10-5 1,0 x 10-5

V1 (mL) 25 5,0 2,5 0,5


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1,0 x 10-3 x V1 = 5,0 x 10-4 x 50V1 = 25 mL

Soluo 6M

1 xV

1 =M

2 xV

2

1,0 x 10-3 x V1 = 1,0 x 10-4 x 50V1 = 5 mL


1,0 x 10-3 x V1 = 5,0 x 10-5 x 50V1 = 2,5 mL

Soluo 8M

1 xV

1 =M

2 xV

2

1,0 x 10-3 x V1 = 1,0 x 10-5 x 50V1 = 0,5 mL

Procedimento


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Medida da Tenso Superficial

Tensimetro de Du Nouy

Procedimento


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Limpou-se o frasco para medida da tensosuperficial vrias vezes;

Funcionamento do tensimetro de Du Nouy;Determinou-se a tenso superficial da gua; Em seguida, determinou-se a tenso superficial das

solues 1 a 8 e soluo de Lauril Sulfato de Sdio

0,10 mol L-1, comeando pela menos concentrada.

Procedimento


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SOLUO C (mol.L-1) (Mdia)

1 1,0x10-1 36,9 Dina/cm

2 5,0x10-2 38,2 Dina/cm3 1,0x10-2 40,7 Dina/cm

4 5,0x10-3 39,0 Dina/cm

5 1,0x10-3 41,3 Dina/cm

6 5,0x10-4 48,5 Dina/cm7 1,0x10-4 58,9 Dina/cm

8 5,0x10-5 72,6 Dina/cm

9 1,0x10-5 70,5 Dina/cm

10 - 74,5 Dina/cm

Resultados


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Resultados


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1) Faa um grfico de tenso superficial (g = dinacm-1 ou mNm-1) versus

lnC(Cem mol/L-1).

Tratamento de Dados

SOLUO C (mol.L-1) ln C (Mdia)1 1,0x10-1 -2,30 36,9 Dina/cm2 5,0x10-2 -2,99 38,2 Dina/cm3 1,0x10-2 -4,60 40,7 Dina/cm4 5,0x10-3 -5,30 39,0 Dina/cm5 1,0x10-3 -6,91 41,3 Dina/cm

6 5,0x10-4 -7,60 48,5 Dina/cm7 1,0x10-4 -9,21 58,9 Dina/cm8 5,0x10-5 -9,90 72,6 Dina/cm9 1,0x10-5 -11,51 70,5 Dina/cm

GUA - - 74,5 Dina/cm


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2) Determine o valor da concentrao micelar crtica, CMC. Procure naliteratura o valor da CMC para SDS e compare com o valor obtidoexperimentalmente. Calcule o erro experimental e discuta sobre adivergncia do valor encontrado.

ln = -5CMC = 6,74 x 10-3 mol/L

Literatura = 0,0081 mol/L

0,0081 mol/L 100%0,0067 mol/L x

x = 82,72 100 = 17,28%

ERRO EXPERIMENTAL = 17,28%

Tratamento de Dados


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3) Resolva a equao 1 e obtenha o valor do excesso superficial () de

surfactante na monocamada adsorvida na superfcie da gua. Para obter, determine o coeficiente angular, da poro linear do grfico(imediatamente antes da descontinuidade). (ver Figura 3, equao 1). A

partir do coeficiente angular, y = ax + b; a = Dy/Dx = - RT. Onde R =8,314 Jmol-1K-1 e T= a temperatura (K) obtida experimentalmente. = - .R. T

R = 8,314 J.mol-1.K-1T = temperatura (K) obtida experimentalmenteT = 273 + 25,4 = 298,4 K

a = - RT.a = y / x = 49,5 38,5 / -2 = -5,5

-5,5 = -. 8,314. 298,4-5,5 = -. 2480,8976 = 2,22 x 10-3 mol cm-3

Tratamento de Dados


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4) Expresse o valor encontrado de em 2/molcula, (1m = 1010 e 1m2 =

10202). Reflita a respeito e comente sobre o valor encontrado lembrando que ocomprimento da ligao entre carbono-carbono para um hidrocarboneto de

cadeia linear de aproximadamente 1,4. Observe os modelos das figuras 1 e2 e discuta o resultado encontrado. Veja o exemplo 6.1. referncia 1, pgina286.

A = 1 / N . A = 1 / 6,02 x 1023 . 2,22 x 10-3

A = 7,48 x 10-22

mA = 7,48 x 10-2 2 / molcula

Lembrando: 1 dina cm-1 = 1000 Jm-2

7,48 x 10 -2 2 / molcula x 103

74,8

2

/ molcula

Tratamento de Dados


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O valor encontrando representa uma rea maior doque se fosse somado e comprimento das ligaes

carbono carbono, ou seja, a molcula ocupa umarea mdia maior do que o esperado.Isso acontece porque essas molculas esto emconstante vibrao.

Tratamento de Dados


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5) Observe o perfil do grfico experimental que obteve para o

SDS de g versus lnCe veja se houve um mnimo prximo aovalor da CMC. Esta discusso deve ser feita conforme descritona referncia 1, pgina 288.

De fato aparece um mnimo abaixo da CMC, aparentementeviolando a lei de Gibbs.

No entanto, isso ocorre devido a liberao de impurezas com aquebra das micelas que estavam solubilizadas, liberando maisagentes tensoativos e reduzindo a tenso superficial.

Tratamento de Dados


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1) Defina o que tenso superficial e tenso interfacial.

Tenso superficial um efeito fsico que ocorre na camada superficial deum lquido que leva a sua superfcie a se comportar como uma membranaelstica. Isso ocorre porque as molculas situadas no interior do lquido soatradas em todas as direes pelas molculas vizinhas (atrao e repulso) e,por isso, a resultante das foras que atuam sobre cada molcula praticamentenula. Enquanto as molculas da superfcie do lquido sofrem apenas atraolateral e inferior, resultando em uma fora para baixo. Esta fora para o lado epara baixo cria a tenso na superfcie, que faz a mesma se comportar comouma pelcula elstica.

Tenso interfacial uma tenso superficial entre a superfcie de separaode duas substncias quaisquer, geralmente misturas que tenham duas ou maisfases. Ao contrrio da tenso superficial de um liquido, a tenso interfacial deum par de substncias pode ser negativa; neste caso a energia potencial decoeso diminui medida que a rea da interface aumenta, e este aumento seproduz espontaneamente por ser a adeso entre as molculas mais intensa doque a coeso entre elas. Por exemplo, certos leos minerais flutuando sobregua tendem a espalhar-se at constiturem uma pelcula monomolecular (o

que sugere um processo para medir o nmero de Avogadro).

Questionrio


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2) Comente a regra de Gibbs para a tenso superficial e d 2

exemplos de substncias que aumentam e 2 substncias quediminuam a tenso superficial da gua.

Segundo a regra de Gibbs, as molculas que baixam a tensosuperficial concentram-se superfcie e as que a elevam afastam-se dasuperfcie. A introduo de uma substncia em um lquido podemodificar a sua tenso superficial, por alterar as foras de coesoexistentes. As substncias polares aumentam a tenso superficial poraumentarem as foras de atrao. J as substncias apolares,

interferem com as foras de coeso, baixando a tenso superficial.Exemplos de substncias que aumentam a tenso superficial: saisinicos como o NaCl e o KCl.

Exemplos de substncias que diminuem a tenso superficial,chamadas de surfactantes: sabes e detergentes.

Questionrio


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3) O que so micelas? Procure na literatura modelos de

micelas e mostre os diferentes exemplos.

Micela uma estrutura geralmente globular formada porum agregado de molculas anfipticas, ou seja, compostosque possuem caractersticas polares e apolaressimultaneamente, dispersos em um lquido constituindouma das fases de um coloide. As micelas tambm podemapresentar estruturas elipsoides, cilndricas e em camadas. Oformato e o tamanho destas funo da geometria moleculardos surfactantes bem como das condies da soluo, taiscomo a concentrao, temperatura, pH e fora inica.

Questionrio


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4) Como agem os xampus e condicionadores?

Os xampus tm em sua composio surfactantes aninicos para

solubilizar a oleosidade e a sujeira que fica aderida no cabelo, masas cargas negativas da cabea polar da molcula do surfactanteformam complexos estveis com polmeros neutros ou comprotenas, constituintes dos fios de cabelo. Aps o uso do xampu, ocabelo fica carregado eletrostaticamente devido repulso entre asmolculas do surfactante ligadas queratina. J os

condicionadores tm em sua composio surfactantes catinicosque no se ligam ao cabelo e so capazes de remover as molculasdos surfactantes aninicos do xampu, assim neutralizando ascargas eletrostticas que se ligaram ao cabelo aps a aplicao doxampu.

Questionrio


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5) Discuta a regra de Traube para os surfactantes.

A relao entre o comprimento da cadeia hidrocarbnica e aatividade de superfcie expressada pela regra de Traube,que estabelece: em solues aquosas diludas de tensoativopertencentes a qualquer umas das sries homlogas, aconcentrao molar requerida para produzir diminuiesequivalentes da tenso superficial da gua diminui cerca detrs vezes para cada grupo CH2 adicional na cadeiahidrocarbnica do soluto. A regra de Traube tambm aplicada para a tenso interfacial nas interfaces leo-gua.

Questionrio


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6) Visite a pgina qmcweb e leia os artigos 21 e 27

http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/arquivo.html.Faa a experincia 21 (aula virtual) e responda o

exerccio da aula.61) Agrupe corretamente as molculas com suas respectivas

classificaes dentre os surfactantes.

Questionrio

1

OCH3S

O

OO-

Na+

2

3

1 = Surfactante Aninico / 2 = Surfactante Catinico / 3 = Surfactante Neutro
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/arquivo.htmlhttp://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/arquivo.html


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62) Qual dentre as molculas abaixo, um surfactante?

Questionrio

1 CH3OCH3

P

OH

OH

O

2

3

A molcula 2 um surfactante.

CH3CH3


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63) Assinale somente as afirmaes verdadeiras.

a) Os surfactantes diminuem a tenso superficial da gua. (X)b) Os surfactantes so insolveis em gua. ( )c) Existem micelas em uma soluo aquosa em qualquer

concentrao do surfactante. ( )d) As micelas somente se formam aps a CMC. (X)e) Os surfactantes so capazes de dissolver molculas de

gordura. (X)

Questionrio


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64) Qual afirmao abaixo est incorreta?

a) A adio de surfactante aumenta a condutividade eltrica dagua. ( )

b) A CMC pode ser estimada com experimentos de medida decondutividade ou tenso superficial. ( )

c) Os surfactantes catinicos no so solveis em gua. (X)d) Uma soluo de surfactante neutro no apresenta

condutividade eltrica aprecivel. ( )

Questionrio


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7) Descreva outro mtodo que poderia ser usado paradeterminar a tenso superficial.

A tenso superficial poderia ser medida atravs dacomparao da medida de condutividade eltrica dolquido com e sem o surfactante, pois com o grfico da

condutividade pode-se encontrar pontos que tambmseriam encontrados na medida com o tensimetro deDu Nouy, como a CMC (concentrao crtica micelar).

Questionrio


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8) Descreva o que ocorre com a distribuio de ons em interfaces

carregadas, segundo o modelo de Stern. Defina Plano deCisalhamento e Potencial zeta.

O modelo de Stern, ou modelo da dupla camada difusa, o maisaceito atualmente. Supondo que uma superfcie de partcula coloidaldispersa em um meio aquoso, por exemplo, sobre a qual se adsorvemctions. Com isso, ocorre a formao de uma regio com ntida cargapositiva e isso origina um potencial denominado potencial de Nersntou eletrotermodinmico. Os ons que provocam esse potencial sochamados de ons determinantes. Como resultado do desequilbrio

decorrente do acmulo de cargas positivas naquela regio, observa-seum leve acmulo de nions, caracterizando uma camada desolvatao, fortemente aderida superfcie da partcula, denominadaplano de cisalhamento e apresenta, ainda, potencial eltrico positivo.Os ons responsveis pela carga desta regio so denominados contra-ons e o potencial eltrico resultante chamado de potencialeletrocintico ou potencial zeta.

Questionrio


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9) Que tipo de resduo foi gerado neste experimento ecomo foram tratados ou armazenados? Explique.

No experimento realizado, foram utilizados apenasLauril Sulfato de Sdio 0,10 mol L-1 e gua destilada. Assolues preparadas mais concentradas foram

guardadas para serem utilizadas como detergentes, jas mais diludas, por serem compostos no agressivosao meio ambiente, foram descartados na pia dolaboratrio.

Questionrio


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Com o aumento da concentrao de surfactante nasoluo houve a diminuio da tenso superficial da

gua, at a formao da concentrao micelar crtica(CMC). Onde no importa mais o quanto desurfactante h em soluo, pois a tenso superficialno ira se alterar.

Concluso


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Tenso Superficial. Disponvel em: www.wikipedia.org; Acesso

em: 30 de novembro de 2012. Surfactante. Disponvel em: www.wikipedia.org; Acesso em: 30 de

novembro de 2012. Surfactante, As Molculas Detergentes. Disponvel em:www.quimicadeprodutosnaturaisesinteticos.blogspot.com.br;

Acesso em: 30 de novembro de 2012. Tenso Superficial. Disponvel em: www.uff.br; Acesso em: 30 de

novembro de 2012. Tenso Interfacial. Disponvel em: www.algosobre.com.br; Acesso

em: 02 de novembro de 2012. Micela. Disponvel em: www.wikipedia.org; Acesso em: 02 denovembro de 2012.

Tenso Superficial. Disponvel em: www.alunosonline.com.br;Acesso em: 02 de novembro de 2012.

Tenso Superficial. Disponvel em: www.webbiblioteca.com;Acesso em: 02 de novembro de 2012.

ATKINS P W F i Q i 6 Ed Ri d J i LTC 1999

Referncias

seminário do experimento ix

Documents