EBULIOSCOPIA: DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DE DIFERENTES

SOLUTOS

Amanda CunhaKarin MazurLucas CoelhoNaysla Paulo ReinertSuélen Seledes Rodrigues

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINADEPARTAMENTO DE QUÍMICAQMC5416 - FÍSICO- QUÍMICA EXPERIMENTAL APROFESSOR: 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 Teb 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 lnxA

Origem: redução do potencial químico do solvente líquido provocada pela presença do soluto.

2

• Um soluto com uma fração molar xB causa um aumento na Teb normal de T* para T* + T:

• A elevação de Teb pode ser escrita como:

T = Keb. b1 • massa molar (MMB) 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 – 110oC), pedacinhos de porcelana tubo de vidro que se encaixe num dos buracos da rolha

1

2

3

45 6

7

8

9

1 1 0

2

3

45 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 85oC 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 oC). • 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 Teb 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; VEtanol = 25mL

Determinar a molalidade de cada solução (Keb (etanol) = 1,22 °C.kg.mol-1)

T = Keb . b1

URÉIA

1

1

64,1

.22,12

.

molKgb

bCKgmolC

bKT

sol

sol

solebExp

1

1

41,0

.22,15,0

.

molKgb

bCKgmolC

bKT

sol

sol

solebExp

1

1

41,0

.22,15,0

.

molKgb

bCKgmolC

bKT

sol

sol

solebExp

ÁCIDO BENZÓICO ÁCIDO SALICÍLICO

Cálculo da massa molar dos solutos:detanol = 0,785 g.cm-3, logo, a massa de solvente (m2):

0,785g ----------------- 1mL x ----------------- 25mLx = 19,625g ou 0,0196kg

Para calcular a massa molar dos solutos:

Calculando a massa molar da uréia

7

8

MASSA MOLAR ÁCIDO BENZÓICO MASSA MOLAR ÁCIDO SALICÍLICO

SolutoMassa Molar Experimental

Massa Molar Teórica Erro

Uréia g.mol-1 60,11g.mol-1 31%

Ácido Benzóico

g.mol-1 122,13g.mol-1 156%

Ácido Salicílico g.mol-1 138,12g.mol-1 123%

Resultados obtidos

9

Cálculo do valor do Teb teórico das soluções

T = ( RT*2 ) xB

VapH

- Para a solução EtOH + uréia:

nB= mB/MB

nB=(2,53g)/(60,11g.mol-1)

nB=0,042mol

nsolução = nB + nsolvente

nsolução= 0,042mol + 0,426mol

Nsolução = 0,468mol

xuréia= 0,042 = 0,090mol

0,468

10

Teb teórico da solução etanol + uréia:

T = 8,314J K-1mol-1 x ( 351,85 K)2 x 0,090 = 2,40K38600 J mol-1

- Para a solução EtOH + ácido benzóico:

Teb teórico da solução etanol + ácido benzóico:

T = 8,314J K-1mol-1 x ( 351,85 K)2 x 0,045 = 1,19 K38600 J mol-1

nB= mB/MB

nB=(2,52g)/(122,13g.mol-1)

nB=0,020mol

nsolução = nB + nsolvente

nsolução= 0,020mol + 0,426molnsolução=0,446mol xác.benzóico= 0,020 = 0,045mol 0,446

11

- Para a solução EtOH + ácido salicílico:

Teb teórico da solução etanol + salicílico:

T = 8,314J K-1mol-1 x ( 351,85 K)2 x 0,040 = 1,07 K38600 J mol-1

Dados finais

nB= mB/MB

nB=(2,48g)/(138,12g.mol-1)

nB=0,018mol

nsolução = nB + nsolvente

nsolução= 0,018mol + 0,426molnsolução=0,444molxác.salicílico= 0,018 = 0,040mol 0,444

Solução Tteórico Texperimental 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 utilizados2. presença de impurezas nos reagentes3. 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