Química Orgânica I - Experimental

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PRÁTICA NO 1 - SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS ORGÂNICOS

1. INTRODUÇÃO Solubilidade é a propriedade que uma substância tem de se dissolver

espontaneamente em outra substância denominada solvente. Este é um componente cujo estado físico se preserva, quando a mistura é preparada ou quando está presente em maior quantidade. Os demais componentes da mistura são denominados solutos. Uma vez misturados, soluto e solvente formam uma mistura homogênea, também chamada de solução. Misturas homogêneas são aquelas em que não se distinguem os diferentes componentes, ou seja,apenas uma fase pode ser identificada.

A quantidade de substância que se dissolve em determinada quantidade de solvente varia muito, em função das características das substâncias envolvidas e da compatibilidade entre elas (soluto e solvente). Quando a água é o solvente, algumas substâncias possuem solubilidade infinita, ou seja, misturam-se em qualquer proporção com a água. Outras possuem solubilidade limitada, outras insolúveis. Devido à sua capacidade de dissolver um grande número de substâncias, a água é considerada um “solvente universal”. Então, com relação a um dado solvente, as substâncias podem ser classificadas como: insolúveis, parcialmente solúveis ou solúveis.

Podemos definir solubilidade como a concentração de soluto dissolvido em um solvente, em equilíbrio com o soluto não dissolvido, à temperatura e pressão especificadas. Em outras palavras, é a medida da quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em um determinado solvente, formando uma solução. Essa solução é então dita saturada com relação ao soluto considerado.

Levando em consideração a proporção entre soluto e solvente, as soluções podem ser classificadas em: - Soluções diluídas; - Soluções concentradas; - Soluções saturadas; - Soluções supersaturadas.

Mas, atenção: o soluto não é necessariamente um sólido. Ele também pode ser líquido ou gasoso. O mesmo vale para o solvente, por exemplo, o ar que respiramos é uma solução na qual o componente presente em maior quantidade é o nitrogênio (78% em volume). Assim, esse gás pode ser considerado o solvente ao qual se encontra misturado oxigênio, gás carbônico e outros gases.

Dois ou mais líquidos podem ser misturados para formar uma solução, sendo usual classificá-los como miscíveis ou imiscíveis. Quando dois líquidos se misturam em todas as proporções, eles são denominados miscíveis, como, por exemplo, a mistura água e álcool ou a mistura gasolina e álcool. Nesse caso, pode-se também dizer que a solubilidade de um líquido em outro é infinita. Quando dois líquidos não se misturam, eles são denominados imiscíveis, como por exemplo, a mistura água e tetracloreto de carbono (CCl4), ou a mistura água e óleo. Dois líquidos imiscíveis formam um sistema heterogêneo. Esses são aqueles em que os componentes presentes podem ser facilmente identificados, ou seja, duas ou mais fases são identificadas.

Atenção! Os termos insolúvel e imiscível são relativos, isto é, nenhuma substância é 100% insolúvel ou 100 % imiscível.

A influência da temperatura na solubilidade pode ser compreendida à luz do princípio de Le Chatelier. Se a dissolução for um processo endotérmico, que ocorre devido à absorção de calor, como no caso da dissolução do sal de cozinha (NaCl), a

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absorção de calor implica em deslocamento do equilíbrio para a direita. Com isso, aumenta a massa de cloreto de sódio na fase aquosa, ou seja, sua solubilidade aumenta com a temperatura.

Na dissolução, as interações soluto-soluto e solvente-solvente são, pelo menos em parte, substituídas por interações soluto-solvente. Para que a dissolução seja energeticamente favorável, é necessário que essas novas interações sejam mais fortes e/ou mais numerosas do que as anteriores.

Portanto, o tamanho molecular (ou iônico), a polaridade (ou carga), as interações intermoleculares e a temperatura são fatores que se destacam na determinação da solubilidade e devem ser considerados no seu entendimento.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

� MATERIAIS E REAGENTES

- Éter etílico - Estante com 10 tubos de ensaio - Solução de NaHCO3 a 5% - Provetas de 10 mL - Solução de NaOH a 5% - Pipetas de 1 mL - Solução de HCl a 5% - Pipetas de 5 mL ou 10 mL - Ácido fosfórico 85% - Pisseta - Ácido sulfúrico concentrado - Espátula � PROCEDIMENTO

Colocar 0,2 mL de soluto, amostra no 1, em tubo de ensaio limpo e seco. Adicionar 3 mL e solvente na ordem indicada pelo esquema, começando com a água. Agitar vigorosamente e verificar se foi solúvel pela formação de mistura homogênea no primeiro caso e heterogênea no segundo. Se a amostra for solúvel neste solvente colocar uma nova quantidade de 0,2 ml do soluto, amostra no 1, em um novo tubo de ensaio e adicionar 3 mL de éter. Dependendo da solubilidade no éter, a amostra poderá ser enquadrada no grupo Ι ou ΙΙ

Observação: Quando a amostra for sólida usar aproximadamente 0,1 g para 3,0 mL

do solvente. Proceder da mesma maneira com as demais amostras até determinar o grupo a que pertencem. As amostras 1, 2, 3 e 4 não tem N e nem S. A amostra 5 tem N e S.

GRUPO I - Compostos Solúveis em água e éter Compostos de baixo massa molar, geralmente compostos mono funcionais com

cinco átomos de carbono ou menos: álcoois, aldeídos, cetonas ácidos, éteres, fenóis, anidridos, aminas, nitrilas, fenóis polihidroxilados.

GRUPO II - Compostos solúveis em água, mas insolúveis em éter

Compostos de massa molar moderada com até seis carbonos e dois ou mais grupos polares: glicois, álcoois polihidroxilados, ácidos hidroxilados, aldeídos e cetonas polihidroxilados (açúcares), algumas amidas, aminoácidos, compostos di e poliamino, amino álcoois, ácidos sulfônicos ácidos sulfínicos e sais.

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GRUPO IIIA - Compostos solúveis em solução de hidróxido de sódio a 5% e

bicarbonato de sódio a 5%

Ácidos carboxílicos e sulfônicos, geralmente com 10 carbonos ou menos, tribromofenol simétrico, 2,4-dinitrofenol e o ácido pícrico.

GRUPO IIIB - Compostos solúveis em solução de NaOH a 5% e insolúveis em

solução de NaHCO3 a 5%.

Ácidos, fenóis, imidas, alguns nitroderivados primários e secundários, oximas, mercaptanas e tiofenóis, ácidos sulfônicos e sulfínicos, sulfúricos e sulfonamidas, algumas cetonas e 3-cetoésteres.

GRUPO IV - Compostos insolúveis em água e solúveis em HCl a 5%

Aminas primárias, arilalcoilaminas e amidas alifáticas secundárias, aminas alifáticas e algumas arilalcoilaminas terciárias, hidrazinas.

GRUPO VA VB E VI - Incluem compostos neutros que não apresentam enxofre e

nitrogênio.

GRUPO VA - Compostos neutros, insolúveis em água mas solúveis em ácido

sulfúrico concentrado e ácido fosfórico a 85%

Álcoois, aldeídos, metilcetonas e ésteres que tem menos do que nove átomos de carbono, lactonas e ésteres.

GRUPO VB - Compostos neutros solúveis em H2SO4 concentrado e insolúveis em

H3PO4 a 85%.

Cetonas, ésteres, hidrocarbonetos insaturados. GRUPO VI - Compostos e insolúveis em água e também em outros solventes

chaves.

Hidrocarbonetos alifáticos saturados, hidrocarbonetos parafínicos cíclicos, hidrocarbonetos aromáticos, derivados halogenados destes compostos e ésters diarílicos.

GRUPO VII - Compostos insolúveis em água em HCl a 5% e NaOH a 5%

Compostos neutros que contém enxofre e nitrogênios; halogênios podem também estar presentes, nitrocompostos, amidas, nitrilas, aminas, nitroso, azo e hidrazo e outros produtos intermediários de redução de nitroderivados, sulfonas sulfonamidas de aminas secundárias, sulfetos, e outros compostos contendo enxofre.

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ESQUEMA PARA CLASSIFICAÇÃO DO GRUPO DE SOLUBILIDADE

ATENÇÃO! Os solventes estão mercados com asteriscos no esquema. O ácido

sulfúrico e fosfórico são corrosivos, muito cuidado quando usá-los. Não os aspire, meça-os com proveta.

AMOSTRA

H2O*

Insolúvel Solúvel

Éter*

SolúvelGrupo I

Insolúvel Grupo II

NaHCO3* 5%

InsolúvelSolúvel

NaOH* 5%

SolúvelGrupo IIIA

InsolúvelGrupo IIIB

HCl* 5%

Presençade N e S

Ausência de N e S

H2SO4* conc.

Solúvel

SolúvelGrupo IV

Insolúvel

InsolúvelGrupo VI

H3PO4* 85%

SolúvelGrupo VA

InsolúvelGrupo VB

Grupo VII

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3. QUESTIONÁRIO

1. Qual o significado da expressão “semelhante dissolve semelhantes”? 2. Benzeno, anilina, querosene, não se dissolvem em água. Por outro lado ácido

acético e etanol se dissolvem. Por quê? 3. Por que a anilina é insolúvel em água e solúvel em solução de HCl a 5%? 4. O ácido benzóico é solúvel tanto em solução aquosa de NaOH a 5% quanto em

NaHCO3 a 5% o p-cresol por sua vez é solúvel apenas na NaOH a 5% enquanto que o ciclo-hexanol não é solúvel em NaOH, nem em NaHCO3. Como se explicam estes fatos?

5. Que se entende por calor de solução?