OBJETIVO Investigar a relação entre a natureza iônica, polar ou apolar de uma substância com sua solubilidade em determinados solventes.
RESUMO Montou-se um sistema com BURETAS, no SUPORTE UNIVERSAL . Analisou-se o comportamento de fio de líquidos, com a água, álcool e Hexano, que saía da
BURETA, diante de um BASTÃO DE VIDRO eletrizada com um papel, o foi feito algumas misturas para determinar se eram homogenias ou heterogêneas, e depois foi identificado das substâncias era polar ou apolar.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Polaridade das Moléculas POLARIDADE São estas cargas polares que enfraquecem as LIGAÇÕES IÔNICAS do sal e promovem a dissolução, que continua acontecendo até que seja atingido um equilíbrio entre as cargas polares do solvente e as cargas iônicas do soluto. Atingido este equilíbrio é como se a água já não dispusesse mais de carga livre suficiente para enfraquecer os íons de sal, resultando assim no esgotamento de seu poder de dissolução. A figura 1 que segue mostra como as polaridades moleculares da água e as cargas iônicas do sal interagem na dissolução:
FIGURA 1 Pólos positivos da molécula de água se alinham junto ao íon negativo de Cloro, enquanto os pólos negativos da molécula de água se alinham ao íon positivo de Sódio. Na figura, a molécula de água é representada pelo círculo vermelho unido aos círculos azuis. O círculo vermelho é o átomo de oxigênio e os círculos azuis os átomos de hidrogênio, unidos os três numa ligação molecular.
Ligações moleculares e ligações de hidrogênio ÁTOMOS são constituintes da matéria nos quais as cargas elétricas positivas dos prótons e negativas dos elétrons se equivalem e neutralizam entre si. Quando os átomos se unem em ligações tendem a conservar essa neutralidade elétrica, mantendo equiparado o número total de prótons e elétrons. Nas LIGAÇÕES IÔNICAS , essa interação se dá pela cessão de um ou mais elétrons por um dos átomos da ligação que os tinha em excesso em sua eletrosfera (característica dos metais) e a recepção deles pelo outro que os tinha em falta (típico de não metais). Como a soma dos elétrons perdidos por um dos membros da ligação é igual à soma dos ganhos pelo receptor, cada átomo encontra seu nível ótimo de camadas de
CAMADAS DE ELÉTRONS enquanto a união de ambos faz com que o conjunto se mantenha eletricamente neutro.
Ligações moleculares
As ligações moleculares ou covalentes seguem outro mecanismo. Esse tipo de ligação se dá entre dois não metais. Como não metais são elementos químicos que precisam ganhar elétrons para se estabilizar, ou seja, encontrar o nível ótimo de distribuição das camadas de sua eletrosfera tem uma ligação em que todos os átomos envolvidos estão propensos a receber elétrons, mas não a cedê-los. A solução se dá através do compartilhamento. Os átomos ligados compartilham um ou mais elétrons que passam a complementar as eletrosferas de ambos simultaneamente, como necessitavam. Essas ligações, como vimos, são chamadas de
COVALENTES OU MOLECULARES e os grupos de átomos ligados por elas são chamados de moléculas. As moléculas também são eletricamente neutras, uma vez que seus átomos compartilham um ou mais pares eletrônicos, mas conservam a equivalência entre o número de cargas positivas dos prótons do núcleo e o número de cargas negativas dos elétrons que o orbitam.
Eletronegatividade Só que a observação revelou alguns comportamentos nas moléculas difíceis de explicar sem admitir que de algum modo suas cargas elétricas continuassem atuando. Estes comportamentos começaram a ser explicados pela descoberta da eletronegatividade, propriedade que mede a tendência de um átomo a atrair elétrons. Assim, numa ligação covalente, os elétrons tendem a ficar mais próximos do átomo de maior eletro negatividade, que os atrai mais intensamente. Na TABELA
PERIÓDICA, a eletro negatividade aumenta de baixo para cima nos grupos (verticais da tabela) e da esquerda para a direita nos períodos (horizontais da tabela). Assim, os elementos químicos de menor eletro negatividade encontram-se no canto inferior esquerdo da tabela e os de maior no canto superior direito, com o valor desta
propriedade crescendo através da tabela periódica ao longo de uma diagonal como se vê abaixo na figura 2:
FIGURA 2 A seta amarela representa a tendência de aumento da eletronegatividade dos elementos químicos ao longo da tabela periódica. O efeito da eletronegatividade sobre as moléculas é que os elétrons compartilhados não o são de uma maneira eqüitativa. Os átomos mais eletronegativos trazem os elétrons para perto de si e acumulam em sua proximidade suas cargas elétricas negativas. Por conseqüência, os átomos menos eletronegativos ficam mais distantes dos elétrons e na vizinhança deles as cargas positivas tendem a predominar.
Moléculas com dois pólos
O resultado é que as moléculas que apresentam essa característica desenvolvem dois pólos elétricos, um negativo, próximo ao átomo mais eletronegativo onde os elétrons se concentram e outro pólo positivo, próximo ao átomo menos eletronegativo, que fica distante dos elétrons e assim evidencia mais as cargas positivas de seus prótons.
Um dos melhores exemplos de molécula polar é a água, que liga dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Como o oxigênio situa-se no canto superior direito da tabela, é um dos elementos químicos de maior eletronegatividade, perdendo apenas para o flúor, situado ao seu lado. Pois bem, o oxigênio é muito mais eletronegativo que os dois átomos de hidrogênio, com os quais compartilha dois pares eletrônicos formando uma ligação covalente. Dessa forma o oxigênio puxa para perto de si os elétrons compartilhados, formando um pólo elétrico negativo na sua vizinhança enquanto um pólo positivo se forma em torno dos átomos de hidrogênio, que perde a briga pelos elétrons para o vizinho mais eletronegativo, como representado a seguir na figura 3:
FIGURA 3 A água é uma molécula polar, na qual as nuvens de elétrons (representadas em vermelho) tendem a se concentrar próximas do elemento mais eletronegativo, o oxigênio. Já a molécula apolar de etano (abaixo, à direita) apresenta uma distribuição simétrica dos elétrons. A figura 2 acima também ilustra a diferença entre uma molécula polar como a água e outra apolar como o etano. Nesta última, os dois átomos de carbono que constituem a molécula junto com seis de hidrogênio não formam pólos positivo e negativo por conta da distribuição uniforme dos elétrons, conseqüência do equilíbrio das eletronegatividades.
Ligações de hidrogênio Um dos efeitos da polaridade das moléculas são as ligações de hidrogênio. Essas ligações surgem quando o pólo positivo formado pelo hidrogênio em uma molécula é atraído pelo pólo negativo de outra molécula também polar. No caso da água, os hidrogênios de uma molécula são atraídos pelo oxigênio da outra, por causa de suas polaridades elétricas contrárias, como representado na próxima na figura 4:
FIGURA 4 As ligações de hidrogênio se formam na água quando o oxigênio negativamente polarizado atrai o pólo positivo formado pelos hidrogênios de outra molécula de água. As ligações de hidrogênio afetam a estrutura do H2O e são responsáveis por algumas de suas propriedades peculiares, como o fato de a água aumentar de volume quando passa do estado líquido para o sólido, ao contrário do que ocorre com a maioria das substâncias, que diminuem de volume ao longo dessa mudança de fase. Também são as ligações de hidrogênio que conferem à água a capacidade de dissolver sais e outras substâncias polares, cujas moléculas ou íons se separam de sua formação original para se alinharem seguindo a atração eletrostática dos pólos negativ os e positivos do oxigênio. Por isso, a água é conhecida como solvente universal.
MATERIAS UTILIZADOS 1) Buretas 2) Béquer 50 mL 3) Béquer 250 mL 4) Bastão de vidro 5) Tubo de ensaio 6) Vidro de relógio pequeno 7) Balança digital 8) Pipeta Graduada 9) Espátula
REAGENTES UTILIAZADOS 1) Água de torneira 2) Álcool 3) Gasolina 4) Hexano 5) Acetona 6) Óleo de soja 7) Iodo
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
1ª Etapa Ação de um campo elétrico . Montou-se 3 BURETAS em suportes, colocando sob cada uma delas um BÉQUER de 250 mL,
encheu-se a primeira BURETA com água, a segunda com álcool e a terceira com hexano. Atritou-se um BASTÃO DE VIDRO contra um papel secante. Abriu-se a torneira da BURETA com água, de forma a deixa correr um filete fino. Aproximou o BASTÃO DE VIDRO atritado deste filepe, o foi repetido o procedimento com a BURETA que continha álcool e com a que continha hexano. 2ª Etapa Montou-se um conjunto com 6 PIPETAS e colocou-se respectivamente em cada uma: água, álcool, acetona, óleo de soja, gasolina e hexano. Utilizou-se 2 mL de cada substância, misturou-se 2 a 2 mL em tubos de ensaios, as combinações (tabelar), e indicou-se as misturas obtidas se foram homogêneas ou heterogêneas. 3ª Etapa Colocou-se 10 mL de água, álcool, e hexano em BÉQUERES identificados. Acrescentou-se a cada um deles, uma pequena quantidade (=1 g) de NaC1 e agitou-se. De acordo com os conceitos das observações, indicou-se o solvente mais polar e o mais apolar. Depois nos mesmos BÉQUERES acrescentou-se um pequeno cristal iodo, e agitou-se e observou-se se era podia ser um iodo póla ou apolar.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
1- O teste feito com a água demonstrou um pequeno desvio da mesma após a exposição do bastão de vidro (já atritado) ao papel, mostrando a força das diferentes cargas ali presentes entre as mesmas. 2- O teste feito com álcool demonstrou um pequeno desvio após a exposição do bastão de vidro (já atritado) ao fio de álcool, mostrando a força das diferentes cargas ali presentes. 3- O teste feito com hexano não demonstrou nenhum tipo de alteração. Com o decorrer da prática foi possível a constatação da dissolução do soluto de acordo com a polaridade do solvente, ou seja, uma substância polar dissolve outra
substância polar, da mesma forma tal qual uma substância apolar. Realizando uma análise detalhada da tabela é possível a percepção desse fato:
TABELA 1: SUBSTÂNCIAS, POLARIDADES E RESULTADOS
Qtde mL 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Substância 1 Água Água Água Água Água Álcool Álcool Álcool Acetona Acetona Óleo Óleo Hexano
Polaridade Qtde mL Polar 2 Polar 2 Polar 2 Polar 2 Polar 2 Polar 2 Polar 2 Polar 2 Polar 2 Polar 2 Apolar 2 Apolar 2 Apolar 2
Substância 2 Hexano Gasolina Álcool Óleo Acetona Gasolina Acetona Óleo Hexano Gasolina Gasolina Hexano Gasolina
Polaridade Resultado Apolar Imiscíveis Apolar Imiscíveis Polar Miscíveis Apolar Imiscíveis Polar Miscíveis Apolar Pouco Miscíveis Polar Miscíveis Apolar Imiscíveis Apolar Miscíveis Apolar Miscíveis Apolar Miscíveis Apolar Miscíveis Apolar Miscíveis
Resultados obtidos em testes de miscíbilidade entre substâncias de diferentes polaridades que mostra na tabela 1 ai em cima. Através da observação da mesma também é possível perceber que o álcool etílico (C2H5OH) é uma substância que possui nas moléculas uma parte apolar. O grupo etila (C2H5) é apolar e interage com as moléculas de gasolina, eminentemente apolares. O grupo hidroxila (6H) do álcool é polar e faz do álcool uma substância bastante solúvel em H2O. Porém, como a água não possui moléculas com regiões polares a gasolina e o álcool são muito pouco miscíveis entre si. Finalizando a prática foi efetuada pesagem em balança analítica de 1g de NACL, respectivamente com o intuito de dissolver em 10 mL de cada, individualmente na água, no hexano e no álcool. Acrescentou-se nas mesmas o iodo, dando no hexano uma coloração roxa, no álcool uma coloração marrom avermelhado e na água uma coloração amarelada. Porém foi possível a verificação dos resultados destas técnicas, pelo fato da água ser a única solúvel no sal, pois o NACL é um composto iônico e seus átomos apresentam cargas negativas e positivas, sendo assim insolúveis tanto no álcool quanto no hexano.
Questões:
1) O comportamento observado foi o mesmo para as 3 substâncias?
R= Não foi o mesmo comportamento para 3 substâncias. 2) O NaC1 é um composto iônico ou molecular? Justifique.
R= Em geral, os compostos são classificados em compostos iônicos e compostos moleculares. Os compostos iônicos são aqueles que possuem uma ou mais ligações iônicas, mesmo que apresente várias ligações covalente.
3) De acordo com sua resposta anterior você é capaz de prever em qual solvente ele irá dissolver-se melhor?
R= A água mais a acetona vai dissolver melhor. 4) De acordo com os conceitos e com suas observações, indique o solvente mais polar e o mais apolar?
R= O mais polar é o acetona, e o mais apolar é a gasolina. 5) O iodo é polar ou apolar?
R= O iodo é apolar
CONCLUSÃO
Os objetivos do experimento foram alcançados, foi possível determinar quais eram as moléculas polares e quais eram as apolares observando o comportamento dos fios dos líquidos diante de um objeto eletrizado. E analisando a geometria da molécula e a eletro negatividade dos átomos observou-se porque algumas moléculas eram polares e outras eram apolares. Com a realização desta prática observou-se que,são diversos os fatores que influenciam na solubilidade de um composto. A substância polar tende a se dissolver bem em outra substância polar e a substância apolar tende a se dissolver bem em outra apolar. Entretanto a prática obteve soluções miscíveis e imiscíveis, por diferentes fatores, levando então a compreensão de que cada composto possui uma solubilidade particular, com seus fatores adjacentes em diferentes soluções.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://educacao.uol.com.br/quimica/polaridade-de-moleculas-ligacoes-moleculares-e-pontesde-hidrogenio.jhtm http://educacao.uol.com.br/quimica/ult1707u27.jhtm Apostila de Química Experimental
POLARIDADE MOLECULAR E SOBUBILIDADE
PRÁTICA DE Nº 04
CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
DISCIPLINA: QUÍMICA EXPERIMENTAL
TURMA: 2011
PROFESSOR (A): ANA KARINE PORTELA VASCONCELOS
DATA DO EXPERIMENTO: 16/08/2011
EQUIPE: TIAGO TORQUATO VIRGINIO OLIVEIRA REISIANE DA SILVA PINHEIRO
DATA DA ENTREGA: 30/08/2011
