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M�dulos Did�ticos

Qu�mica - Ensino M�dio

CRIADO EM: 29/01/2008
MODIFICADO EM: 29/01/2008
MÓDULO DIDÁTICO DE QUÍMICA Nº 2 - parte II


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Propriedades dos Materiais
Autores: Penha Souza Silva e Marciana Almendro David

 

A solubilidade também é uma propriedade específica?

 

Experimento 5 – Determinando a quantidade de álcool presente na gasolina

A gasolina vendida nos postos de combustível, no Brasil, contém certa quantidade de álcool etílico (etanol). Nesta atividade vamos determinar a quantidade de álcool etílico presente na gasolina.

Materiais:

  • Uma proveta de 50 mL;
  • Uma proveta de 25 mL,
  • 25 mL de água e 25 mL de gasolina.

Cuidados

Gasolina é um líquido tóxico, bastante volátil; durante a realização desta experiência, mantenha o laboratório arejado e evite a inalação dos vapores de gasolina. Por outro lado, a gasolina é altamente inflamável; assim, durante a realização desta experiência, não deve haver qualquer chama acesa no laboratório.

Como fazer

1. Meça 25 mL de gasolina na proveta de 50 mL.
2. Meça 25 mL de água na proveta de 25 mL. Sabendo que água e gasolina são imiscíveis, se você transferir os 25 mL de água para a proveta contendo gasolina, qual dos líquidos flutuará sobre o outro? Faça um desenho para representar sua resposta.
3. Transfira os 25 mL de água para a proveta contendo 25 mL de gasolina. Sem agitar, verifique o volume da mistura.
4. Agite vigorosamente a proveta com o auxílio de um bastão. Deixe-a sobre a mesa durante alguns minutos. Verifique o volume da mistura e anote-o.

Questões

1) Após a agitação, qual o volume de cada fase presente na mistura?
2) A que você atribui a diminuição de volume observada?
3) A ordem em que os líquidos são adicionados tem alguma influência sobre qual fica em baixo e qual fica em cima? Justifique.
4) Sabendo que atualmente a quantidade de álcool presente na gasolina deve ser de no máximo 24%, determine a quantidade de álcool presente na gasolina que você utilizou. Essa gasolina está dentro dos padrões estabelecidos por lei?
5) Como o consumidor deve proceder em caso de suspeita de adulteração dos combustíveis?
6) Seria possível separar o álcool da gasolina? Em caso afirmativo, explique como isto pode ser feito.
7) Por que a água extrai o álcool presente na gasolina?

 

Experimento 6 – Observando os aspectos qualitativos da solubilidade

Cuidados

Não toque com as mãos em nenhum sólido ou líquido. Use pipeta para os líquidos e espátula para os sólidos. Não cheire os líquidos.

Materiais:

  • 15 tubos de ensaio;
  • Estante para tubos;
  • Um pipeta graduada;
  • Um bico de gás ou lamparina;
  • Uma pinça de madeira;
  • Uma espátula;
  • Álcool, acetona, água, enxofre, açúcar, naftalina triturada, sulfato de cobre II (CuSO4) e sal de cozinha (NaCl).

Como fazer

1. Coloque em um tubo de ensaio aproximadamente 5 mL de água. Adicione ao tubo a menor quantidade possível de açúcar. Agite. Se a dissolução não for total, adicione mais açúcar aos poucos e agite até que não se dissolva mais sólido. Anote na tabela A:

  • Dissolve muito
  • Dissolve pouco
  • Não dissolve

2. Repita o item 1 para as outras substâncias da tabela: açúcar, sal de cozinha, enxofre, naftalina, sulfato de cobre II.

3. Repita este procedimento para os outros solventes: álcool e acetona.

Tabela A

Sólventes
Sólidos
Açúcar
Sal de cozinha
Enxofre
Naftalina
Sulfato de cobre II
Água          
Acetona          
Álcool          

4. Em um béquer pequeno coloque aproximadamente 6,0 g de sulfato de cobre II.
5. Adicione 20 mL de água. Anote o que você observou.
6. Por fim, aqueça essa mistura até cerca de 80ºC. Anote o que você observou.

Questões

  1. Com o auxílio da tabela A responda às questões abaixo:

    a. Quais das substâncias utilizadas se dissolvem mais na água?
    b. Quais se dissolvem menos na água?
    c. Qual o melhor solvente para a naftalina?
    d. Qual o melhor solvente para o sulfato de cobre II?

  2. Você diria que a temperatura influencia na solubilidade de uma substância? Explique sua resposta.
  3. O que você pode concluir sobre a dissolução de uma substância em diferentes solventes?

Comentários

Por meio da realização dos dois experimentos foi possível perceber que apenas o fato de dois materiais apresentarem valores diferentes para densidade  nem sempre é suficiente para prever a flutuação de um deles. Você observou na atividade 1 que na mistura álcool-gasolina não é possível identificar os componentes, apesar de a gasolina ter densidade diferente do álcool. Já na mistura água-gasolina podemos perceber a camada de separação entre os dois líquidos. A outra propriedade que deve ser analisada como critério de identificação de um material é a solubilidade

Essa propriedade está relacionada com a capacidade de uma substância dissolver a outra. As substâncias que são dissolvidas denominamos solutos, enquanto as que dissolvem são denominadas solventes. Por meio da dissolução de um soluto em um solvente obtém-se uma solução. Quando em um solvente é adicionada a quantidade máxima de soluto que o mesmo consegue dissolver, dizemos que a solução está saturada. Solventes com quantidades de soluto inferiores à sua capacidade de dissolução são denominadas insaturadas. Quando o solvente e o soluto são líquidos que se dissolvem, dizemos que são miscíveis. Ex: água e álcool. Caso tivermos dois líquidos que não se dissolvem, dizemos que são imiscíveis. Ex: água e gasolina.

Por meio da atividade 2 é possível observar que um solvente pode dissolver várias substâncias diferentes e que também uma mesma substância pode ser solúvel em vários solventes diferentes.
A solubilidade é uma propriedade que depende das substâncias envolvidas e da temperatura. Para uma temperatura definida a solubilidade de uma substância sólida pode ser expressa em gramas do sólido por litro do líquido (g/L) ou em g/cm3.

A solubilidade é uma propriedade que varia com a temperatura. Algumas substâncias, como o sulfato de cobre II, têm sua solubilidade aumentada com o aumento da temperatura, mas nem todas apresentam esse comportamento. Para algumas substâncias, como o sal de cozinha, um aumento de temperatura não altera a solubilidade e para outras a solubilidade pode até diminuir com o aumento de temperatura. 

Podemos falar também de solubilidade de líquidos com gases ou de líquidos com líquidos. Para os gases a elevação da temperatura provoca uma diminuição de sua solubilidade e para os líquidos, a variação de temperatura praticamente não altera a sua solubilidade.

Atividade 1

Utilizando o gráfico de solubilidade por temperatura, responda as questões:


Gráfico de solubilidade de alguns sais X temperatura
  01) Baseado nas informações do quadro e do gráfico responda:

a) Em qual dos sais o efeito da temperatura sobre a solubilidade é mais acentuado?

b) Em qual temperatura a solubilidade do nitrato de chumbo é igual à do nitrato de potássio?

c) Em qual temperatura a solubilidade do cloreto de sódio é igual à do nitrato de potássio?

d) À temperatura de 20°C, qual dos sais relacionados no quadro acima é mais solúvel em água? Qual é menos solúvel?

e) À temperatura de 60°C, qual dos sais relacionados no quadro acima é o mais solúvel em água? Qual é o menos solúvel?

f) Se você for resfriar até 20°C uma solução saturada de nitrato de chumbo, que foi preparada a 80°C, usando 100g de água, qual a massa de nitrato de chumbo que ficará insolúvel e decantará no fundo do béquer?

 

02) Complete o quadro de acordo com os dados do gráfico:

Material
Solubilidade na temperatura indicada (em g/100g de água)
20°C
40°C
60°C
80°C
NaCl (Cloreto de sódio)        
Pb(NO3)2 (nitrato de chumbo)        
KNO3 (Nitrato de potássio)        
CsSO­4 (Sulfato de césio)        

03) A solubilidade é uma propriedade específica? Explique.

Assim como a densidade, a temperatura de fusão e a temperatura de ebulição, a solubilidade também é uma propriedade específica.

 

Conclusões

O conhecimento de propriedades físicas tais como temperatura de fusão, temperatura de ebulição, densidade e solubilidade permite na maioria dos casos, identificar materiais, diferenciando-os uns dos outros. A utilização das propriedades físicas permite também a verificação segura da ocorrência de uma transformação química num dado sistema. Se houver mudanças de valores das propriedades físicas dos componentes do sistema é porque as substâncias iniciais se transformaram em outras.

As propriedades físicas são características das substâncias. Além de indicar se um material é constituído por uma única substância ou se é uma mistura de várias substâncias, de caracterizar e identificar substâncias e verificar, com certeza, a ocorrência ou não de uma transformação química, as propriedades físicas são muito importantes na separação de substâncias de uma mistura e na determinação do grau de pureza das substâncias separadas. Além dessas propriedades que nós estudamos, existem outras propriedades que também podem ser utilizadas na identificação de materiais. Como exemplo, podemos citar resistência ao calor, resistência à corrosão, permeabilidade, toxicidade, maleabilidade, condutividade térmica, condutividade elétrica, etc.

 
Comparando as propriedades de compostos inorgânicos e compostos orgânicos

Você sabe a diferença entre compostos orgânicos e inorgânicos?

São considerados compostos orgânicos, aqueles que possuem o átomo de carbono (C) em sua constituição. Exemplos: açúcar comum (sacarose) – C12p2O11, álcool comum – C2pOH, naftalina – C10H8. Os compostos que não possuem o átomo de carbono em sua constituição são os inorgânicos. Exceção: CO2, CO, CS2 e compostos que contém o íon carbonato (CO3-2) ou bicarbonato (HCO3-1).

Se você tivesse duas amostras sólidas, uma constituída de um composto orgânico e outra de um composto inorgânico, que procedimentos experimentais você utilizaria para distinguir as amostras?

A maioria dos compostos orgânicos é molecular e apolar ou possuem baixa polaridade, ou seja, é constituída de ligações covalentes; ao contrário dos compostos inorgânicos, que são iônicos ou, no caso de serem moleculares, apresentam polaridade elevada. Em vista da baixa polaridade, os compostos orgânicos se diferenciam dos compostos inorgânicos nos seguintes aspectos:

Compostos orgânicos
Compostos inorgânicos
1. Condutibilidade elétrica
A maioria não conduz corrente elétrica em solução aquosa ou no estado líquido. Alguns deles, como os ácidos carboxílicos, as aminas e os fenóis conduzem corrente elétrica em solução aquosa. Os compostos iônicos conduzem em solução aquosa e no estado líquido. Alguns compostos moleculares polares conduzem em solução.
2. Solubilidade
De um modo geral, os compostos orgânicos são pouco solúveis na água e muito solúveis em solventes orgânicos (benzina, gasolina, clorofórmio etc.) Os compostos iônicos são solúveis quase sempre em solventes polares com constantes dielétricas elevadas.
3. Temperaturas de fusão e de ebulição
Geralmente são substâncias moleculares. Nessas substâncias, os átomos, em cada molécula, estão unidos por ligações covalentes fortes. Entretanto, as forças de coesão entre as moléculas são em geral forças de Van der Waals, muito menos intensas. Em razão disso, apresentam temperatura de fusão e ebulição baixas. Apresentam temperaturas de fusão e ebulição mais elevadas.
4. Densidade
Possuem densidades mais baixa em razão de serem formados por átomos de massa atômica baixa (C e H) e também devido às interações intermoleculares fracas. Densidade mais elevada.
5. Reatividade
Como normalmente são formados por ligações covalentes, as quebras moleculares e a formação de novas ligações tornam as reações mais lentas. Os compostos que favorecem a formação de íons possibilitam reações mais rápidas.
6. Isomeria e polimeria
Apresentam isomeria e polimeria. Isômeros: compostos com a mesma fórmula molecular e fórmulas estruturais diferentes.
pC – Cp – OHC2pO Cp – O – Cp
Polímeros: compostos formados, geralmente, de moléculas grandes (macromoléculas) obtidas pela combinação de moléculas pequenas (monômeros).
Não apresentam.
7. Resistência ao aquecimento
A maioria decompõe quando submetido ao aquecimento, ainda que este não seja muito alto. Resistem melhor ao aquecimento.

 

Exercícios Propostos

1) Determinou-se a temperatura de fusão de uma substância X e encontrou-se um valor menor que o tabelado para esta substância. Isto pode significar que:

a) a quantidade de substância utilizada na determinação foi menor do que o necessário;
b) a quantidade de substância utilizada na determinação foi maior do que o necessário;
c) uma parte da substância não fundiu;
d) a substância contém impurezas.

 

2) (Puc 1997) Um professor realizou várias experiências (a 20°C e 1 atm) e organizou a seguinte tabela:

De acordo com a tabela, assinale a afirmativa INCORRETA:

a) O estado físico da substância D, à temperatura ambiente, é gasoso.
b) Se misturarmos a substância B com a substância D, à temperatura ambiente, forma-se uma mistura homogênea.
c) A substância mais volátil, à temperatura ambiente, é a A.
d) Se misturarmos as substâncias A, C e água, forma-se um sistema bifásico.

 

3) (Puc 1997) – Modificada- Nas condições ambiente (25°C e 1 atm), assinale a opção cujas substâncias formadas por esses elementos são, respectivamente, gás, líquido e sólido:

a) hélio, césio, sódio.
b) nitrogênio, iodo, telúrio.
c) flúor, cloro, enxofre.
d) criptônio, bromo, selênio.

 

4) (Puc 1997) Em garimpos onde o ouro é encontrado em pó, para separá-lo da areia acrescenta-se mercúrio líquido que forma liga metálica com o ouro. Para separar os metais, a liga é aquecida até a evaporação completa do mercúrio. Esse procedimento é possível porque dos dois metais, o mercúrio tem

a) menor densidade.
b) menor massa molar.
c) menor temperatura de ebulição.
d) maior temperatura de fusão.

 

5) (Unicamp 1999) Dois frascos idênticos estão esquematizados abaixo. Um deles contém certa massa de água (p0) e o outro, a mesma massa de álcool (CpCp‚OH).

Qual das substâncias está no frasco A e qual está no frasco B? Justifique.

 

6) Uma barra de certo metal, de massa igual a 37,8g, foi introduzida num cilindro graduado contendo água. O nível da água contida no cilindro, antes (1) e após (2) a imersão da barra metálica é mostrado na figura.

Determine a densidade deste metal e consultando a tabela da página 11 indique o nome e o símbolo do metal. Cite 2 usos para este metal.

7) (ENEM 1999)  A obsidiana é uma pedra de origem vulcânica que, em contato com a umidade do ar, fixa água em sua superfície formando uma camada hidratada. A espessura da camada hidratada aumenta de acordo com o tempo de permanência no ar, propriedade que pode ser utilizada para medir sua idade. O gráfico a seguir mostra como varia a espessura da camada hidratada, em mícrons (1 mícron = 1 milésimo de milímetro) em função da idade da obsidiana.

Com base no gráfico, pode-se concluir que a espessura das camadas hidratada de uma obsidiana

a) é diretamente proporcional à sua idade
b) dobra a cada 10 000 anos
c) aumenta mais rapidamente quando a pedra é mais jovem
d) aumenta mais rapidamente quando a pedra é mais velha
e) a partir de 100 000 anos não aumenta mais.

 

8) Considere três frascos de vidro transparente, fechados e exatamente iguais. Cada um contém a mesma massa de diferentes líquidos. Um contém água (d=1,00g/mL), o outro, clorofórmio (d=1,4g/mL) e o terceiro, álcool etílico (d=0,8g/mL). Faça um desenho para os três frascos. Como você chegou a esta conclusão?

 

Bibliografia
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Sites Consultados
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http://nautilus.fis.uc.pt
http://ciencia.hsw.uol.com.br
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