Energia das Orbitais

Solubilidade e Miscibilidade – T2A
Professor João Luís Alves Ferreira da Silva
Trabalho realizado por:
Afonso Conceição - 84498
Clarisse Hetier - 84509
Filipa Pinto – 84512
José Moreira –84516
Turno A
MeAmbi | Química Geral | 2015/1026
 Objetivos
1.Familiarização com compostos químicos e suas propriedades;
2.Relação entre as propriedades mais correntes e a estrutura eletrónica ,
geometria molecular e características dos grupos funcionais existentes
na molécula. Fundamentação dos modelos apresentados na aula
teórica;
3.Propriedades decorrentes das forças intermoleculares. Miscibilidade e
solubilidade.
 Introdução Teórica
Diz-se que dois compostos são completamente miscíveis ou solúveis um no outro
quando podem formar misturas, a nível molecular, com qualquer composição.
Em qualquer transformação o sistema tende a minimizar a energia de Gibbs,G,
que é uma combinação de um termo entálpico, H (ligado à energia posta em jogo
na transformação), e um termo entrópico,S (que mede o aumento de desordem
que acompanha a transformação), que multiplica a temperatura absoluta, T.
Assim, para que uma transformação ocorra espontaneamente o G tem de
diminuir ou seja o G tem de ser negativo:
G = H − TS < 0
ΔG = ΔH – TΔS
Onde:
ΔG – Variação da Energia Livre de Gibbs
ΔH – Variação da Entalpia
ΔS – Variação da Entropia
T – Temperatura Absoluta
Para que ocorra miscibilidade entre dois líquidos, ou, para que um sal de dissolva
num dado solvente, ΔG <0, ou seja, ΔH – TΔS <0 (para que ocorra uma reação
espontânea) então, quando mais negativa a variação da energia livre de Gibbs,
melhor, mais facilmente se dá a reação. (Quando ΔG> 0 não ocorre reação).
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Como ΔS vai ser positivo em ambos os casos que vamos experimentar, pois a
desordem vai aumentar com a mistura das substâncias (principalmente quando
um dos componentes se encontra em menor quantidade na solução) e como a
temperatura absoluta também vai ser sempre positiva, podemos concluir que a
parcela – TΔS vai ser então negativa (por causa do sinal – que lhe antecede).
Quando ΔH <0, aumenta a temperatura logo, a reação é exotérmica;
Quando ΔH> 0, diminui a temperatura logo, a reação é endotérmica.
Concluindo, as condições mais favoráveis para que ocorra dissolução dos sais é,
quando a variação da entropia é muito grande e quando a variação da entalpia
é menor que 0, ou seja, quando é uma reação exotérmica. Nesse caso, a variação
da energia livre de Gibbs vai ser muito negativa, que é o que se pretende neste
caso.
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Parte I - Solubilidade:
MATERIAL:
- Tubos de Ensaio com água (solvente);
- Cloreto de Cálcio Anidro (soluto1);
- Cloreto de Amónio (soluto2);
- Espátula de Cana
PROCEDIMENTO:
- Colocou-se com a espátula dentro de um tubo de ensaio com água o Cloreto de
Amónio;
- Verificou-se se houve alteração da temperatura da mistura e se o sal de
dissolveu;
- Colocou-se noutro tubo de ensaio com água Cloreto de cálcio anidro;
- Verificou-se se houve alteração de temperatura e dissolução do sal.
CaCl2 (s)  Ca2+ (aq) + 2 Cl- (aq)
NH4Cl (s)  NH4+ (aq) + Cl- (aq)
VALORES OBTIDOS:
NH4Cl
CaCl2
Dissolve-se
Dissolve-se
Frio
Quente
ΔH>0
ΔH<0
CONCLUSÃO PARTE I
Como no cloreto de cálcio anidro, quando misturado com a água, a temperatura
aumentou (ΔH <0), podemos concluir que se trata de uma reação exotérmica,
ou seja, há muito boas condições para o soluto se dissolver visto que ΔG vai ser
bastante negativo.
No cloreto de amónio, quando misturado com a água, como a temperatura não
aumentou (ΔH> 0), conclui-se que se trata de uma reação endotérmica, ou seja,
apesar de haver mistura do sal com a água, não é dos casos mais favoráveis a
que tal aconteça (pois ΔG já não é tão negativo). Como houve mistura há mesma,
podemos concluir que TΔS > ΔH.
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PARTE II – Miscibilidade- Solutos: (X,Y,Z)
 Etilenoglicol (CH2OHCH2OH):
- Molécula Polar;
- Ligações de Van Der Walls:
1. Forças de Keesom;
2. Forças de Debye;
3. Forças de London
- Ligações de Pontes de Hidrogénio

n-Hexano (C6H14):
- Molécula Apolar;
- Ligações de Van Der Walls:
1.Forças de London
 Éter Dietílico ( CH3CH2OCH2CH3):
- Molécula Polar;
- Ligações de Van Der Walls:
1.Forças de Keesom
2. Forças de London
3. Forças de Debye
- Solventes:
 H2O:
- Molécula Polar (Momento Dipolar diferente de 0)
- Forças de Keesom, London, Debye e Ligações por pontes de
hidrogénio
 CCl4:
- Molécula Apolar ( Momento Dipolar = 0)
- Forças de London
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 CH3OH:
- Molécula Polar; (momento dipolar diferente de 0)
- Forças de Keesom, London, Debye e Ligações por
Pontes de Hidrogénio
Material
 Tubos de ensaio
 Espátula de cana
 Água
 Tetracloreto de carbono
 Metanol
 Etilenoglicol
 N-Hexano
 Éter dietílico
Procedimento
1. Colocou-se em cada tubo de ensaio um solvente: três tubos de ensaio com
água, três com tetracloreto de carbono e três com metanol.
2. Para a água, colocou-se em cada tubo de ensaio um pouco de um dos
compostos X, Y ou Z, de forma que cada um dos três tubos de ensaio tenha
um composto diferente, sabendo que estes compostos se tratam de
etilenoglicol, n-hexano ou éter dietílico.
3. Agimos de forma igual para os tubos de ensaio que contêm tetracloreto
de carbono e metanol, de modo a que no final tenhamos nos nove tubos
de ensaio todas as nove combinações solvente-composto possíveis.
4. Para cada um dos tubos de ensaio analisou-se a miscibilidade, observando
se existe separação física entre os componentes.
5. A partir dos resultados, identificámos quais são os compostos X, Y e Z.
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Resultados
solutos
Composto X
Composto Y
solventes
Água
M
NM
Tetracloreto de Carbono NM
M
Metanol
M
NM
M – Miscível; NM – Não Miscível.
Composto Z
M
M
NM
Como:
 Et-Glicol – H2O: K, D, L, LH – miscível pois possuem o mesmo tipo de forças,
logo, quando misturados irão ter o mesmo grau de ligações;
 Et-Glicol – CCl4: D, L – Não miscível pois, o etilenoglicol tem mais forças se
se mantiver separado do outro composto;
 Et-Glicol- CH3OH: K, D, L, LH – Miscível pois não perde forças, possuem o
mesmo grau de ligações.
 N-Hexano:
Com:
1. Água: Como a água possui todas as forças e o N-hexano só possui
forças de London, quando estão juntos vão formar apenas ligações
de Debye e London, ou seja, não vão ser miscíveis pois a água
estaria a perder ligações.
2. Tetracloreto de Carbono: Como o tetracloreto de carbono só
possui as forças de London, tal como o n-hexano, então vai haver
miscibilidade visto que se mantêm o equilíbrio e o mesmo grau de
forças;
3. Metanol: Como o metanol possui todas as forças (incluindo as
ligações por pontes de hidrogénio), então não vai ser miscível com
o n-hexano pois juntos apenas irião formar forças de Debye e
London, o que seria desfavorável para o metanol.
 Éter- Dietílico com:
1. Água: Apesar de formarem ligações de Keesom, Debye, London e
Ligações de Hidrogénio, não são miscíveis visto que, as ligações de
hidrogénio que se formariam seriam mais fracas do que as que se
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encontram presentes na água, visto que o éter-dietílico não possui
ligações de hidrogénio;
2. Tetracloreto de Carbono: Apesar de apenas formarem forças de
London e Debye, ou seja, apesar de o Éter dietílico perder as forças de
Keesom, é miscível pois as forças de London são bastante intensas
(superiores às de Keesom), de tal maneira que mesmo que se as de
Keesom desaparecerem não faz muita diferença.
3. Metanol: Formam todas as ligações, e, apesar de as ligações de
hidrogénio serem mais fracas (visto que o éter-dietílico não as possui),
não vai fazer grande diferença pois estas já eram fracas, logo vai haver
miscibilidade.
 Resposta aos Exercícios:
1. Uma amálgama é uma liga metálica formada a partir da combinação do
mercúrio (um metal liquido à temperatura ambiente) com um ou mais
metais. Os metais dissolvem-se então em mercúrio (também metal) pois
seguem a regra de “semelhante dissolve semelhante”.
2.
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3.Enquanto que o CH3CN é um solvente prótico, água é um solvente aprótico, ou
seja, apesar de não ocorrer a regra “semelhante dissolve semelhante”, há
miscibilidade pois entre as duas moléculas se vão formar pontes de hidrogénio.
4. Quanto maior a resistência melhor a condutibilidade e a resistência =
diferença de potencial/ intensidade da corrente. Logo a resistência é
diretamente proporcional a diferença de potencial assim sendo quanto maior a
diferença de potencial maior a resistência quanto maior a resistência melhor
condutores são os matérias.
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