DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DE UMA SUBSTÂNCIA POR CRIOSCOPIA

UNIVERSIDADE

Físico-Química Experimental – Prof. Ricardo Martins de Martins

DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DE UMA SUBSTÂNCIA POR CRIOSCOPIA

Alunos

Resumo

O artigo tem como objetivo mostrar os resultados obtidos em um experimento feito em aula experimental de físico-química, para determinar a massa molar de duas substâncias através do abaixamento do ponto de congelamento do solvente pela adição de solutos não voláteis que neste caso são as substâncias nas quais tem-se interesse na massa molar. Como solvente utilizou-se o terc-butanol e como soluto, dos quais dever-se-ia descobrir as devidas massas molares, a acetona e o metanol. A cada adição de volume pré-estabelecido destes solutos levou-se a solução ao congelamento e mediu-se a temperatura. Obtidos estes resultados, calculou-se através da equação de Routls modificada para este caso especifico, a massa molar de cada um dos solutos e obteve-se na média 116,5 g/mol e 29,6 g/mol para a acetona e metanol, respectivamente.

Palavras-chave: crioscopia, massa molar, ponto de congelamento, acetona, metanol.

1. INTRODUÇÃO

        As conhecidas como propriedades coligativas da matéria, são aquelas as quais dependem apenas da relação numérica entre o número de moléculas do soluto e o número total de moléculas presentes e não da natureza do mesmo. (CASTELLAN, 1986)

        Existem quatro propriedades coligativas da matéria, sendo elas: (1) o abaixamento da pressão de vapor; (2) o abaixamento crioscópico ou abaixamento do ponto de solidificação; (3) a elevação ebulioscópica ou elevação do ponto de ebulição; (4) a pressão osmótica. E, em todas elas o potencial químico do solvente na solução é menor que o potencial químico do solvente puro. Desta forma torna-se premissa de uma propriedade coligativa o abaixamento do potencial químico de um solvente puro via adição de um soluto não volátil. (CASTELLAN, 1986)(MARTINS, 2017)

        Dentre estas propriedades, está a que nos dá a base teórica para o desenvolvimento deste artigo, a crioscopia. Esta propriedade coligativa é aquela onde uma solução com soluto não volátil congela em uma temperatura menor que a do solvente puro. Esse fenômeno acontece graças a um abaixamento na pressão de vapor do solvente ocasionado pela adição do soluto, o que consequentemente desloca a curva de fusão para baixo e diminui o ponto de congelamento. (VEMULAPALLI, 1993)

        Quantitativamente falando, o grau de diminuição da temperatura de fusão e proporcional a quantidade de soluto adicionada a esta solução, ou seja, quanto mais soluto for adicionado maior será a diminuição do ponto de fusão comparado com o do solvente puro. Para estes casos a unidade de concentração empregada é conhecida como molalidade, que nada mais é do que o número de mols de soluto por quilograma de solvente, dado por: (MARTINS, 2017)

(1)[pic 1]

A relação entre este abaixamento da temperatura de congelamento de um líquido em solução e da temperatura de fusão de um líquido puro pode ser expressa por: (VEMULAPALLI, 1993)

                     (2)[pic 3][pic 2]

         

Esta relação de abaixamento da temperatura de congelamento é frequentemente utilizada para a determinação da massa molar do soluto dissolvido. Se for adicionado um soluto de massa molar desconhecida e este for dissolvido em uma quantia conhecida de solvente chegamos a: (CASTELLAN, 1993)

[pic 4]               (3)

Sendo Kc a constante crioscópica, mB a massa de soluto, mA a massa de solvente e ΔTf  a depressão do ponto de congelamento.

A depressão de ponto de congelamento nada mais é que a diferença entre o ponto de congelamento da solução e o ponto de congelamento do solvente puro, calculada através da equação (4), podendo ter seu valor negativo.

         = Tf(solução) – Tf(solvente)         (4)[pic 5]

2. OBJETIVO

        O objetivo principal deste experimento nada mais é do que determinar experimentalmente a massa molar de duas substancias através da crioscopia. E, também verificar a aplicabilidade do efeito coligativo das substâncias. (MARTINS, 2017)

3. EXPERIMENTO

3.1 MATERIAIS E REAGENTES

• Termômetro;
• Bastão de Vidro;
• Béquer;
• Micropipeta;
• Tubos de ensaio;
• Agua destilada;
• Agitador magnético
• Acetona P.A;
• Álcool Terc-butílico;
• Álcool Metílico P.A;

3.2 PROCEDIMENTO

        No copo de béquer colocou-se cerca de 200ml de agua em torno de 28 ºC e, no centro deste béquer posicionou-se o tubo de ensaio com abertura maior. Dentro do tubo posicionado no centro do béquer, colocou-se o outro tubo de ensaio para que este não tenha contato direto com o meio externo (água) e cuidando para deixar um espaço vazio, somente com ar entre os dois tubos para que a taxa de decréscimo da temperatura seja menor e por consequência de melhor visualização.

         No segundo tubo de ensaio, o qual está encapsulado, adicionou-se 5ml de álcool terc-butílico. Introduziu-se neste tubo com o álcool o termômetro sem que o bulbo encoste nas paredes de vidro. Com o termômetro então, promoveu-se agitação vertical para que o mesmo entre em equilíbrio térmico com o meio externo.

        Adicionou-se então água resfriada ao béquer para que fosse possível fazer a medição da temperatura de congelamento do terc-butílico.

        Retirou-se então o tubo contendo o solvente do meio e promoveu-se no mesmo um aquecimento de cerca de 2˚C para que este se fundisse novamente e o processo de medida pudesse ser repetido.