1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – CAMPUS DO SERTÃO

EIXO DAS TECNOLOGIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS CIVIL E PRODUÇÃO

RAFAEL FERREIRA DE SANTANA

DETERMINAÇÃO DO TIPO DE SUBSTÂNCIA QUANTO À SUA LIGAÇÃO QUÍMICA

DELMIRO GOUVEIA - AL

JANEIRO DE 2015

2

RAFAEL FERREIRA DE SANTANA

DETERMINAÇÃO DO TIPO DE SUBSTÂNCIA QUANTO À SUA LIGAÇÃO QUÍMICA

Primeiro relatório solicitado pelo professor

Alexandre Nascimento de Lima na disciplina

Laboratório de Química como requisito parcial para

obtenção de nota durante o 3º período do curso de

Engenharias Civil e Produção da UFAL – Campus

Sertão.

DELMIRO GOUVEIA - AL

JANEIRO DE 2015

3

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................4

2. OBJETIVO ........................................................................................................................5

3. MATERIAL UTILIZADO............................................................................................... 5

4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................................................. 6

4.1. LIGAÇÕES IÔNICAS OU ELETROVALENTES...........................................7

4.2. LIGAÇÕES COVALENTES OU MOLECULARES.......................................7

4.3. LIGAÇÃO METÁLICA....................................................................................8

5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ...........................................................................9

6. RESULTADOS...............................................................................................................12

7. QUESTÕES.....................................................................................................................14

8. CRÍTICAS, OBSERVAÇÕES E DIFICULDADES ENCONTRADAS.......................15

9. CONCLUSÃO ...............................................................................................................16

REFERÊNCIAS..................................................................................................................17

4

1. INTRODUÇÃO

Basicamente, existem duas forças de naturezas diferentes que atuam no interior da

matéria: são as forças intermoleculares, ou seja, entre as moléculas e as forças

intramoleculares que atuam no interior dessas moléculas, entre dois ou mais átomos. As

forças intermoleculares podem ser descritas como Pontes de Hidrogênio ou Forças de Van der

Waals; já as forças intramoleculares são as ligações químicas, que podem ser do tipo iônica,

covalente ou metálica. As ligações químicas representam interações entre dois ou mais

átomos, interações essas que podem ocorrer por doação de elétrons, compartilhamento de

elétrons ou ainda deslocalização de elétrons. Cada um desses processos é caracterizado por

uma denominação de ligação química. Observaremos nesse experimento as características

relativas às ligações químicas predominantes de cada substância testada.

5

2. OBJETIVO

Abordar aspectos referentes às forças intramoleculares, isto é, referentes às ligações

químicas e observar cada elemento durante e após o experimento para determinar as

características das substâncias de acordo com os tipos de ligações químicas.

3. MATERIAL UTILIZADO

Equipamentos necessários:

6 béquers de 250ml;

1 colher de sobremesa ou medidor;

1 emissor de chamas;

Substâncias utilizadas:

Cloreto de sódio (NaCl);

Sacarose (C12H22O11);

Cobre (Cu);

Água (H2O);

Álcool etílico (CH3CH2OH);

Éter (C4H10O);

Parafina (CH3-(CH2)38

-CH3).

FOTO 1

Material utilizado no experimento

6

4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Ligações químicas são uniões estabelecidas entre átomos para formarem moléculas ou

no caso de ligações iônicas ou metálicas aglomerados atômicos organizados de forma a

constituírem a estrutura básica de uma substância ou composto. Na Natureza existem

aproximadamente uma centena de elementos químicos. Os átomos destes elementos químicos

ao se unirem formam a grande diversidade de substâncias químicas.

As ligações químicas podem ocorrer através da doação e recepção de elétrons entre os

átomos, que se transformam em íons que mantém-se unidos via a denominada ligação iônica.

Como exemplo tem-se o cloreto de sódio (NaCl). Compostos iônicos conduzem electricidade

no estado líquido ou dissolvidos, mas não quando sólidos. Eles normalmente têm um alto

ponto de fusão e alto ponto de ebulição. Uma analogia seria comparar os elementos químicos

ao alfabeto que, uma vez organizado seguindo uma dada regra ou ordem, leva as letras a

formarem palavras imbuídas de significado distinto e bem mais amplo daquele disponível

quando separadas. Os átomos, comparando, seriam as letras, e as moléculas ou aglomerados

organizados seriam as palavras. Na escrita não podemos simplesmente ir juntando as letras

para a formação de palavras: aasc em português não tem significado (salvo se corresponder a

uma sigla); porém se organizarmos essas mesmas letras teremos a palavra casa, que

certamente tem significado "físico". Assim como na escrita, há regras físico-químicas a serem

obedecidas, e a união estabelecida entre átomos não ocorre de qualquer forma, devendo haver

condições apropriadas para que a ligação entre os átomos ocorra, tais como: afinidade,

contato, energia, etc.

Outro tipo de ligações químicas ocorre através do compartilhamento de elétrons: a

ligação covalente. Como exemplo tem-se a água (H2O). Dá-se o nome de molécula apenas à

estrutura em que todos os seus átomos conectam-se uns aos outros de forma exclusiva via

ligação covalente. Existe também a ligação metálica onde os elétrons das últimas camadas dos

átomos do metal soltam-se dos respectivos íons formados e passam a se movimentar

livremente entre todos os íons de forma a mantê-los unidos. Um átomo encontra-se assim

ligado não apenas ao seu vizinho imediato, como na ligação covalente, mas sim a todos os

demais átomos do objeto metálico via uma nuvem de elétrons de longo alcance que se

distribui entorno dos mesmos.

7

4.1. Ligações Iônicas ou Eletrovalentes

Ligações Iônicas são um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre

dois íons carregados com cargas opostas. Na formação da ligação iônica, um metal tem uma

grande tendência a perder elétron(s), formando um íon positivo ou cátion. Isso ocorre devido

à baixa energia de ionização de um metal, isto é, é necessária pouca energia para remover um

elétron de um metal. Simultaneamente, o átomo de um ametal (não-metal) possui uma grande

tendência a ganhar elétron(s), formando um íon de carga negativa ou ânion. Isso ocorre

devido à sua grande afinidade eletrônica. Sendo assim, os dois íons formados, cátion e ânion,

se atraem devido a forças eletrostáticas e formam a ligação iônica.

Características dos compostos iônicos:

Apresentam forma definida, são sólidos nas condições ambientes;

Possuem altos ponto de fusão e ponto de ebulição;

Conduzem corrente elétrica quando dissolvidos em água ou fundidos.

OBS.: O hidrogênio faz ligação iônica com metais também. Embora possua um

elétron, não é metal, logo, não tende a perder esse elétron. Na verdade, o hidrogênio tende a

receber um elétron ficando com configuração eletrônica igual à do gás hélio.

4.2. Ligações Covalentes ou Moleculares

Ligação covalente ou molecular é aquela onde os átomos possuem a tendência de

compartilhar os elétrons de sua camada de valência, ou seja, de sua camada mais instável.

Neste tipo de ligação não há a formação de íons, pois as estruturas formadas são

eletronicamente neutras, como o exemplo abaixo, da água. Ele necessita de dois elétrons para

ficar estável e o H irá compartilhar seu elétron com o O. Sendo assim o O ainda necessita de

um elétron para se estabilizar, então é preciso de mais um H e esse H compartilha seu elétron

com o O, estabilizando-o. Sendo assim é formado uma molécula o H2O.

8

Características dos compostos covalentes:

Podem ser encontrados nos três estados físicos;

Apresentam ponto de fusão e ponto de ebulição menores que os compostos

iônicos;

Quando puros, não conduzem eletricidade;

Quando no estado sólido, podem apresentar dois tipos de retículos cristalinos

(R. C. Moleculares, R. C. Covalente).

4.3. Ligação metálica

A ligação metálica ocorre entre metais, isto é, átomos de alta eletropositividade

(tendência a doar elétrons).

Num sólido, os átomos estão dispostos de maneira variada, mas sempre próximos uns

aos outros, compondo um retículo cristalino. Enquanto certos corpos apresentam os elétrons

bem presos aos átomos, em outros, algumas dessas partículas permanecem com certa

liberdade de se movimentarem no cristal. É o que diferencia, em termos de condutibilidade

elétrica, os corpos condutores dos isolantes. Nos corpos condutores, muitos dos elétrons se

movimentam livremente no cristal, de forma desordenada, isto é, em todas as direções.

Características dos compostos metálicos:

Brilho metálico característico;

Resistência à tração;

Condutibilidade elétrica e térmica elevadas;

Alta densidade;

Maleabilidade(se deixarem reduzir à chapas e lâminas finas);

Ductilidade(se deixarem transformar em fios);

Ponto de fusão elevado;

Ponto de ebulição elevado.

9

5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Os experimentos foram realizados obedecendo as seguintes etapas:

1ª ETAPA: sobre os pontos de fusão e de ebulição:

Nessa etapa, cada substância foi aquecida a 300 ºC com o emissor de chamas,

anotando-se os resultados obtidos de cada reação;

FOTO 2

OBS: por falta de um emissor de chamas, foi ateado fogo dentro da panela para se ter um efeito similar,

o que não afetou o resultado do experimento.

2ª ETAPA (Dissolução):

Nessa etapa do experimento colocamos água em temperatura ambiente em quatro dos

seis béqueres, utilizando a água como solvente para as substâncias sólidas (cloreto de sódio,

sacarose, cobre e parafina), tentamos dissolver cada uma delas e anotamos os resultados

obtidos;

10

FOTO 3

Segunda etapa do experimento, dissolução. Da esquerda para a direita: soluções com parafina, sacarose,

cloreto de sódio e cobre.

3ª ETAPA (Miscividade):

Na terceira etapa, foram enchidos dois béqueres com água à temperatura ambiente,

acrescentamos em cada béquer uma das substâncias líquidas (álcool etílico e éter),

misturamos as substâncias com a água e anotamos os resultados obtidos;

FOTO 4

Detalhe na mistura de água com éter, efeito bifásico.

11

4ª ETAPA (Condução elétrica/térmica):

Na quarta etapa verificamos a condutividade elétrica das substâncias, passando uma

corrente elétrica em uma ponta e verificando se chegava à outra ponta. Anotamos os

resultados obtidos.

12

6. RESULTADOS

1ª ETAPA: sobre os pontos de fusão e de ebulição:

Devido os altos pontos de fusão (acima de 300 ºC), não foram observadas alterações

no cloreto de sódio e no cobre, o cloreto de sódio apresentou uma característica marcante das

ligações iônicas, enquanto o cobre apresentou uma característica de ligação metálica, mas

nem todos os metais têm ponto de fusão alta, pontos de fusão e ebulição são variáveis nos

metais; Em outro momento foi observado a ebulição da sacarose, isto ocorreu principalmente

pelo fato desta substância apresentar em sua composição molecular ligações covalentes,

atribuindo às substâncias baixos pontos de fusão e ebulição. Em geral, os pontos de fusão dos

compostos orgânicos (o açúcar) são menores do que os dos compostos inorgânicos (o sal).

Observados também os mesmos resultados obtidos de ebulição para a parafina, álcool e éter.

Característico de ligações iônicas.

2ª ETAPA (Dissolução):

Nessa etapa foi utilizada água em temperatura ambiente como solvente para as

substâncias sólidas. Durante o experimento foi constatado que apenas o sal e o açúcar

dissolveram, embora o coeficiente de solubilidade do açúcar seja bem maior que o do sal. O

cobre e a parafina não dissolvem na água a essa temperatura.

3ª ETAPA (Miscividade):

Realizada a terceira etapa da experiência, misturando-se os solutos álcool e éter em

diferentes béqueres com a água em temperatura ambiente, foi constatado que o álcool é

visivelmente miscível com água, enquanto o éter é imiscível, foi possível também observar

que as substâncias imiscíveis formaram duas fases horizontais diferentes, e a densidade delas

foi o determinante da posição dessas substâncias. As substâncias miscíveis formaram uma

única solução, isso levando em consideração o que era possível de se ver a olho nu.

4ª ETAPA (Condução elétrica/térmica):

Depois de fazer o teste de condução elétrica nas substâncias misturadas com água, só

foi possível observar condução elétrica/térmica no sal e no cobre, isso se deve ao fato de que

essas substâncias possuem maior grau de ionização. O sal na solução aquosa possui um alto

13

grau de ionização, os íons são responsáveis pela condução da corrente elétrica. O cobre por se

tratar de um metal, é ótimo condutor elétrico. As demais substâncias: açúcar, álcool, éter e

parafina não são bons condutores elétricos por se tratarem de compostos covalentes e

moleculares.

Depois de concluídas as quatro etapas do experimento, podemos construir uma tabela

apresentando os resultados encontrados para cada uma das substâncias:

Tabela de resultados

SUBSTÂNCIA QUEIMA DISSOLUÇÃO MISCIVIDADE CONDUTIVIDADE LIGAÇÃO

CLORETO DE

SÓDIO

NÃO SIM *N.R. SIM IÔNICA

SACAROSE SIM SIM *N.R. NÃO COVALENTE

COBRE NÃO NÃO *N.R. SIM METÁLICA

ÁLCOOL SIM *N.R. SIM NÃO COVALENTE

ÉTER SIM *N.R. NÃO NÃO COVALENTE

PARAFINA SIM NÃO *N.R. NÃO COVALENTE

Legenda: *N.R. = teste não realizado

FOTO 5

Após concluídas as etapas de dissolução, miscividade e condução elétrica.

14

7. QUESTÕES

1) Por que os compostos iônicos só conduzem eletricidade quando dissolvidos?

R: Os íons negativos e positivos presentes nas substâncias usadas na solução ficam livres

depois que são misturados e são eles os responsáveis pela condução da corrente elétrica.

2) Por que a parafina é miscível em água quente?

R: Por que seu ponto de fusão é próximo dos 60º C.

3) O que é a fumaça que sai quando se queima uma vela?

R: A fumaça é o resultado da passagem da parafina (que é o material utilizado na fabricação

da vela) para o estado gasoso, visto que seu ponto de ebulição está por volta dos 290º C.

4) Se dois líquidos não-miscíveis estão no mesmo recipiente e sofrerem evaporação,

desaparecerá primeiro?

R: O líquido que está em cima evaporará primeiro pois está em contato com o oxigênio (O2).

15

8. CRÍTICAS, OBSERVAÇÕES E DIFICULDADES ENCONTRADAS

Durante o experimento, foram observadas algumas dificuldades encontradas na

execução do mesmo por falta de material correto para a perfeita execução das etapas

experimentais, mas mesmo assim, conseguiu-se obter os resultados esperados e ter uma boa

noção das caracterísicas principais das substâncias com relação à ligação química.

Lembrar sempre de utilizar os equipamentos de segurança quando for manusear os

materiais em um laboratório, nesse experimento não usamos nada extremamente corrosivo,

mas utilizamos álcoois e substâncias em altas temperaturas.

16

9. CONCLUSÃO

Os resultados refletem o trabalho realizado em laboratório sobre o tema de ligações

químicas de algumas substâncias com a intenção de relacionar os dados obtidos na prática

com a conceituação sobre o assunto. Os resultados obtidos dos experimentos foram

positivamente conclusivos e pudemos observar as características mais marcantes das

substâncias utilizadas com seu respectivo tipo de ligação química.

17

REFERÊNCIAS

[1] <http://www.infoescola.com/quimica/ligacoes-quimicas/>

[2] PERUZZO, Francisco Miragaia (Tito); CANTO, Eduardo Leite. Química na Abordagem

do Cotidiano, Ed. Moderna, vol.1, São Paulo/SP- 1998.

[3] SARDELLA, Antônio; MATEUS, Edegar. Curso de Química: química geral, Ed. Ática,

São Paulo/SP – 1995.

[4] BRADY, James E. Química Geral. Vol. 1, 2ª edição. LTC Editora.

[5] DE LIMA, Alexandre Nascimento. Plano de aula – Laboratório de Química. Universidade

Federal de Alagoas (UFAL) – Campus do Sertão. Alagoas, 2014.