Amanda CunhaKarin Mazur Lucas Coelho Naysla Paulo Reinert Suélen Seledes Rodrigues UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA QMC5416 - FÍSICO- QUÍMICA EXPERIMENTAL A PROFESSOR: LUIZ FERNANDO PROBST Propriedades coligativas: dependem, exclusivamente, do número de partículas do soluto presentes, e não da natureza química das partículas • Ebulioscopia: elevação do ponto de ebulição T eb pela adição de um soluto não-volátil Relações matemáticas: admitir que o soluto não seja volátil e não se dissolva no solvente sólido. • equilíbrio heterogêneo: entre o solvente da fase vapor e o solvente em solução sendo a pressão igual a 1 atm. Assim: * A (g) = * A (l) + RT lnx A Origem: redução do potencial químico do solvente líquido provocada pela presença do soluto. 2 • Um soluto com uma fração molar x B causa um aumento na T eb normal de T* para T* + T: T = (RT∗2) xB Vap H • A elevação de T eb pode ser escrita como: T = K eb . b 1 • massa molar (MM B ) do soluto: = 3 4 Material Necessário - Reagentes: Etanol, uréia, ácido benzóico, ácido salicílico - Vidraria: Chapa com agitação béquer de 600 mL tubo de ensaio garra pipeta volumétrica de (25mL) rolha de borracha com dois furos termômetro (0 – 110 o C), pedacinhos de porcelana tubo de vidro que se encaixe num dos buracos da rolha 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 0 2 3 4 5 6 7 8 9 11 Termômetro Tubo de vidro Tubo de ensaio Béquer Suporte universal Chapa de aquecimento Garra 5 - Parte Experimental • Preparar banho-maria de 85 o C num béquer de 600 mL. • Adicionar 25 mL de etanol com uma pipeta volumétrica no tubo de ensaio • Pedacinhos de porcelana devem ser colocados para auxiliar na a ebulição. • Fechar o tubo de ensaio com a rolha de borracha com dois furos e inserir num dos furos um termômetro e, no outro, um tubo de vidro. • Imergir o tubo de ensaio no banho de água. • Ler a temperatura do termômetro assim que o etanol entrar em ebulição, a temperatura fique constante ( 79 o C). • Retirar o tubo de ensaio do banho e deixe-o resfriar por alguns minutos. • Cuidadosamente remova a rolha e adicione cerca de 2,50 g de uréia • Recoloque a rolha e o tubo no banho. Deixe a solução ebulir gentilmente por vários minutos até que todo o soluto esteja dissolvido • Anote a T eb da solução. • Repita o procedimento com ácidos benzóico e salicílico Uréia Ácido benzóico Ácido salicílico Massa 2,53g 2,52g 2,48g Teb(solução) 80,5°C 79°C 79°C 6 Dados obtidos: T * eb (Etanol) = 78,5°C; V Etanol = 25mL Determinar a molalidade de cada solução (K eb (etanol) = 1,22 °C.kg.mol -1 ) T = K eb . b 1 URÉIA 1 1 64 , 1 . 22 , 1 2 . molKg b b CKgmol C b K T sol sol sol eb Exp 1 1 41 , 0 . 22 , 1 5 , 0 . molKg b b CKgmol C b K T sol sol sol eb Exp 1 1 41 , 0 . 22 , 1 5 , 0 . molKg b b CKgmol C b K T sol sol sol eb Exp ÁCIDO BENZÓICO ÁCIDO SALICÍLICO Cálculo da massa molar dos solutos: d etanol = 0,785 g.cm -3 , logo, a massa de solvente (m 2 ): 0,785g ----------------- 1mL x ----------------- 25mL x = 19,625g ou 0,0196kg Para calcular a massa molar dos solutos: 1 = 1 1 2 Calculando a massa molar da uréia 1 = 2,53 1,68. −1 0,0196 1 = 76,83 . −1 7 8 MASSA MOLAR ÁCIDO BENZÓICO MASSA MOLAR ÁCIDO SALICÍLICO 1 = 2,52 0,41. −1 0,0196 1 = 313,6 . −1 1 = 2,48 0,41. −1 0,0196 1 = 308,61 . −1 Soluto Massa Molar Experimental Massa Molar Teórica Erro Uréia 78,70g.mol -1 60,11g.mol -1 31% Ácido Benzóico 313,60g.mol -1 122,13g.mol -1 156% Ácido Salicílico 308,61g.mol -1 138,12g.mol -1 123% Resultados obtidos 9 Cálculo do valor do T eb teórico das soluções T = ( RT* 2 ) x B Vap H x B = n B n solução - Para a solução EtOH + uréia: n B = m B /M B n B =(2,53g)/(60,11g.mol -1 ) n B =0,042mol n solução = n B + n solvente n solução = 0,042mol + 0,426mol N solução = 0,468mol x uréia = 0,042 = 0,090mol 0,468 10 T eb teórico da solução etanol + uréia: T = 8,314J K -1 mol -1 x ( 351,85 K) 2 x 0,090 = 2,40K 38600 J mol -1 - Para a solução EtOH + ácido benzóico: T eb teórico da solução etanol + ácido benzóico: T = 8,314J K -1 mol -1 x ( 351,85 K) 2 x 0,045 = 1,19 K 38600 J mol -1 n B = m B /M B n B =(2,52g)/(122,13g.mol -1 ) n B =0,020mol n solução = n B + n solvente n solução = 0,020mol + 0,426mol n solução =0,446mol x ác.benzóico = 0,020 = 0,045mol 0,446 11 - Para a solução EtOH + ácido salicílico: T eb teórico da solução etanol + salicílico: T = 8,314J K -1 mol -1 x ( 351,85 K) 2 x 0,040 = 1,07 K 38600 J mol -1 Dados finais n B = m B /M B n B =(2,48g)/(138,12g.mol -1 ) n B =0,018mol n solução = n B + n solvente n solução = 0,018mol + 0,426mol n solução =0,444mol x ác.salicílico = 0,018 = 0,040mol 0,444 Solução T teórico T experimental Erro Etanol + uréia 2,40K 2K 16% Etanol + ác.benzóico 1,19 K 0,5K 58% Etanol + ác.salicílico 1,07 K 0,5K 53% 12 • Os resultados obtidos não foram satisfatórios (os erros apresentaram valor elevado) • Erros provavelmente por: 1. contaminação dos materiais utilizados 2. presença de impurezas nos reagentes 3. presença de umidade nos solutos 4. erros na determinação da leitura da temperatura de ebulição devido à baixa clareza da graduação do termômetro. • Considerando as soluções experimentais como sendo ideais, a associação ou dissociação das moléculas do soluto em solução é desconsiderada. • As massas pesadas para os solutos foram parecidas, porém seus pesos moleculares são diferentes. Então a relação entre o número de mols presente (de cada soluto) é diferente, o que faz com que e a temperatura de ebulição das misturas também seja diferente. 13 • Os três solutos possuem interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio com o solvente, portanto, quanto maior for as possibilidades para a interação, maior será o ponto de ebulição. Ligações de hidrôgenio na uréia Ligações de hidrogênio no ácido benzóico Ligações de hidrogênio no ácido salicílico • Atkins, P.W., Físico Química, 7ª Ed. Vol 1, LTC • Handbook of Physical and Chemistry Constants • Probst, L.F.D., Ebulioscopia: determinação da massa molar de diferentes solutos 14