Ligações iônicas e moleculas - estado de agregação da matéria

1. Objetivo

Observar e contatar, na prática, diferenças entre o comportamento de substâncias iônicas e moleculares, além da polaridade e solubilidade de algumas substancias em variados solventes.

2. Introdução

Uma ligação iônica consiste numa atração eletrostática entre íons de cargas opostas. Toda ligação iônica é polar. A ligação covalente consiste em um par de elétrons compartilhados entre dois átomos. Nesta ligação, a nuvem eletrônica do par compartilhado é espalhada na região entre os átomos ligados, e o par é atraído pelos dois núcleos. Dependendo do tipo de elemento que está envolvido na ligação, ela pode ser polar ou apolar.  Uma ligação covalente apolar é aquela na qual os elétrons estão igualmente compartilhados entre dois átomos. Em uma ligação covalente polar um dos átomos exerce maior atração pelos elétrons ligantes que o outro. Se a diferença na habilidade relativa em atrair elétrons é grande o suficiente, uma liga ao iônica é formada.
As forças intermoleculares, que mantêm as moléculas unidas, são o resultado das atrações eletrostáticas entre as moléculas que compõem uma substância. Essas forças podem ser a interação dipolo-dipolo (ocorre entre moléculas polares), interação dipolo induzido (ocorre entre moléculas apolares) e a ligação de hidrogênio. As forças intermoleculares são mais fracas do que as forças intramoleculares (ligações químicas), mas fortes o suficiente para governar certas propriedades das substâncias, tais como: mudança de estado físico (fusão, ebulição, sublimação etc.), tensão superficial, viscosidade, capilaridade etc.

Chamamos de solubilidade, a capacidade de uma substância se dissolver em outra. Cada substância sólida – soluto – tem uma quantidade máxima que pode ser dissolvida em cada líquido – solvente. A dissolução do soluto no solvente acontece quando ocorre a interação entre as moléculas de cada um deles. Este processo recebe o nome de hidratação. Solução é qualquer mistura homogênea composta por um solvente e um soluto, pelo menos. Ao contrário do que muitos pensam, soluções não são apenas as líquidas, também podem ser sólidas como o bronze e gasosas como o ar atmosférico. Os componentes das soluções são o solvente e o soluto.
Solvente: qualquer substância capaz de dissolver os solutos é chamada de solvente. Soluto: o soluto normalmente é a menor parte de uma solução, e é a substância dissolvida no solvente. Vários fatores afetam a quantidade de soluto que pode ser dissolvida em um solvente. Logicamente, a natureza de ambos é fator crucial no processo de dissolução do soluto, mas também a temperatura, a pressão, o tamanho das partículas afetam a velocidade na qual um soluto se dissolve.

3. Procedimento experimental

Experimento 1: Foi separado 3 tubos de ensaios onde adicionou-se respectivamente iodo, sacarose e cloreto de sódio (NaCl) – todos em estado sólido. Com o auxílio de uma pinça de madeira, foram aquecidos subsequentemente com uma lamparina cada um dos tubos até observar mudança do seu estado físico.

Experimento 2:
Parte 1: Foi separado 3 tubos de ensaios, onde foi adicionado respectivamente 1,0 ml de água, 1,0 ml de álcool etílico e tetracloreto. Em cada um dos 3 tubos adicionou-se pequena quantidade de óleo, e após agitar intensamente observou-se o resultado.

Parte 2: Repetiu-se o procedimento anterior e foi separado 3 tubos de ensaios contendo respectivamente 1,0 ml de água, 1,0 ml de álcool etílico e tetracloreto. Dessa vez foi adicionado NaCl, e após agitamento da mesma observou-se o resultado.

Parte 3: Mais uma vez usou-se os tubos de ensaio contendo separadamente 1,0 ml de água, 1,0 ml de álcool etílico e 1,0 ml de tetracloreto. Adicionou-se iodo solido aos 3 tubos, e observou-se o resultado apresentado.

4. Resultado e discussão

Experimento 1:
Iodo –. Ocorreu em poucos segundos a transformação de estado das moléculas e a sublimação, que é a mudança de estado solido para o estado de vapor. Nesse estado de valor em que o iodo aumentou de volume e subiu, liberando vapores violetas, ao encontrar a superfície do tubo se cristalizou e virou sólido fixando-se na parede. Pode-se constatar após aquecimento que houve uma interação dipolo induzido-dipolo induzido, que é a mais fraca das forças intermoleculares e única que ocorre em moléculas apolares

NaCl -  as moléculas do NaCl são fortemente ligadas devido a estrutura cristalina e a atração entre seus íons, característico de substancias iônicas.  Logo, é preciso uma temperatura bastante elevada para quebrar essa ligação iônica, o que não foi possível no experimento, onde o NaCl não demonstrou nenhuma alteração ou mudança de estado.

Sacarose – quando aquecida a sacarose, que possui em sua composição a ponte de hidrogênio, derreteu (fundiu), transitando então do estado solido para o estado liquido, onde ligações químicas foram rompidas. Notou-se uma coloração amarelada, além de alteração no aroma. Por ser uma substancia molecular o ponto de fusão e ebulição foi menor que o apresentado na ligação iônica do Iodo, por exemplo.

Experimento 2:

Agua e óleo -  após mistura dos dois, pode-se observar a formação duas fases, sendo que o óleo acentuado ficou na parte superior. As moléculas do óleo não conseguiram vencer a força das ligações de hidrogênio das moléculas de água. Portanto, são insolúveis.

Álcool etílico e óleo – após a mistura dos dois, pode-se observar que óleo (apolar) não se solubiliza com o álcool etílico (polar), mas diferente da mistura anterior (agua e óleo), o óleo tornou-se uma camada inferior, pois o óleo é mais denso quando comparado ao álcool.