Experimento sobre ligações químicas e forças intermoleculares

Universidade de São Paulo

Instituto de Química

Ana Caroline Belarmino Barros                9850781

Pós-Lab.: Experimento 08

1) Qual a ordem crescente de temperatura em que entram em fusão a naftalina, o enxofre, o açúcar (sacarose) e o cloreto de sódio? Interprete as observações em termos das estruturas das substâncias e das interações intermoleculares.

A ordem crescente de temperatura de fusão das substâncias em questão é: naftalina, enxofre, sacarose e cloreto de sódio. A naftalina tem menor P.F. por ser um composto apolar que apresenta ligações fracas de dipolo induzido-dipolo induzido. O enxofre e a sacarose possuem pontos de fusão intermediários. O enxofre sofre interações dipolo induzido-dipolo induzido, enquanto a sacarose faz ligações de hidrogênio, por isso possui o segundo maior ponto de fusão, uma vez que as ligações dipolo-dipolo são mais fortes do que as de dipolo induzido. O cloreto de sódio apresenta maior P.F. devido à sua estrutura cristalina fortemente ligada por interações íon-íon, que é a mais forte entre as forças intermoleculares.

2)  Explique por que alguns líquidos podem ser desviados pela régua que foi previamente atritada e outros não. Escreva a estrutura dos líquidos utilizados no experimento e justifique os resultados observados.

        A eletrização por atrito faz com que a régua fique carregada negativamente. As moléculas que possuem momento dipolo diferente de 0, ou seja, são polares, sofrem atração pela régua pela sua região positiva. A água e o etanol sofreram desvios por serem polares:

               Fórmula estrutural da água                       Fórmula estrutural do etanol[pic 1][pic 2]

        Os dois pares de elétrons livres do oxigênio na molécula de água faz com que ela tenha formato angular e alta polaridade. O etanol possui um grupo hidroxila em sua estrutura fazendo com que ele seja também uma molécula polar. Já o tolueno tem estrutura apolar:

      Fórmula estrutural do tolueno[pic 3]

        Assim, o tolueno não sofreu desvio pela régua eletrizada.

3) Pode uma substância polar não conduzir a corrente elétrica? Qual é a condição necessária e suficiente para que haja passagem de corrente por um sistema? Justifique sua resposta com os resultados obtidos no laboratório.

        Sim. A condição necessária para que uma substância conduza eletricidade é a presença de elétrons ou íons livres no sistema. Em relação às substâncias estudadas, apenas a solução de água e  e a solução de ácido acético e água, que contém íons livres, conduzem corrente elétrica.[pic 4]

         A água destilada não conduz corrente elétrica, pois não possui íons livres. A solução aquosa de sacarose também não conduz eletricidade, uma vez que a molécula de sacarose é formada por ligações covalentes, ou seja, não possui íons. O álcool etílico não pode conduzir corrente elétrica por ser um composto covalente e não possui cargas em sua composição. O ácido acético também não conduz corrente, porém, em presença de água, ele se ioniza e origina o cátion na solução, podendo, assim, conduzir eletricidade. Já a solução aquosa de cloreto de sódio conduz eletricidade, pois o  dissocia em presença de água. [pic 5][pic 6]

4)  Como base na estrutura, explique as observações a respeito da condutividade das substâncias estudadas no item 3.

        A água, o tolueno e o etanol não conduzem eletricidade por não possuírem íons livres.

5) Por que foi possível separar a mistura que continha o complexo e utilizando a técnica de eletroforese? Qual é a função do neste processo?[pic 7][pic 8][pic 9]

Quando uma diferença de potencial é aplicada, moléculas com diferenças na carga líquida irão se separar, cada uma em direção ao eletrodo de carga oposta, devido às diferentes mobilidades eletroforéticas. Mesmo moléculas com carga similar vão sofrer separação por causa das diferenças no tamanho, e portanto, diferenças na força friccional (que retarda o movimento da molécula).

O  foi utilizado, porque é necessária uma solução eletrolítica para que ocorra a migração de partículas carregadas eletricamente pela passagem de corrente nessa solução.[pic 10]

6)   Explique as observações a respeito da solubilidade das substâncias estudadas no item 4, considerando as estruturas moleculares e as interações intermoleculares envolvidas.

        O cloreto de sódio é solúvel em água pois é um composto iônico. Ao entrar em contato com a água, ele dissocia, pois ela é um solvente polar, gerando assim íons livres de sódio e cloro. A sacarose também é solúvel em água por possuir várias hidroxilas em sua composição, que realizam ligações de hidrogênio com as moléculas de água, o que facilita sua dissolução. O resultado é diferente no experimento com álcool e uma solução saturada de cloreto de sódio em água. O álcool é muito solúvel em água, portanto ao adicionar a solução saturada de cloreto de sódio em álcool, o  precipita, uma vez que a interação por meio de ligação de hidrogênio, que ocorre entre água e álcool, é maior do que a de solvatação (água e cloreto de sódio). Por fim, a solução saturada de açúcar em álcool também não solubiliza, a sacarose possui algumas hidroxilas em sua composição e o álcool é polar, mas a interação água-álcool é muito maior, e as posições destes grupos causam um impedimento estérico e faz com que não se dissolvam totalmente (álcool-sacarose).[pic 11]