PRÁTICA DE QUÍMICA ORGÂNICA I: Determinação do ponto de fusão e de ebuilição

[pic 1]

                               

PRÁTICA DE QUÍMICA ORGÂNICA I:

Determinação do ponto de fusão e de ebuilição

Curso: Licenciatura em Química

Disciplina: Química Orgânica I – 2º Semestre de 2016

Nilópolis,
Março de 2017

1 – INTRODUÇÃO TEÓRICA

O ponto de fusão é a temperatura em que o primeiro cristal começa a se fundir até a temperatura em que o último cristal desaparece. Assim sendo, o ponto de fusão é, na verdade, uma faixa de fusão, ainda que seja denominado ponto de fusão, por exemplo, pf. 147 ºC – 149 °C. Geralmente, os pontos de fusão são determinados por duas razões: determinação da pureza e a presença de amostras desconhecidas.

Ponto de ebulição é a temperatura em que uma substância passa do estado líquido para o estado gasoso, dá-se o nome de ponto de ebulição. 

Para tanto, iremos relatar as experiências de pontos de fusão e de ebulição realizados em laboratório pelo método do tubo de Thiele e de Siwoloboff respectivamente.  Utilizaremos para a determinação do ponto de fusão: ácido salicílico e ácido acetilsalicílico. Para a determinação do ponto de ebulição utilizaremos: t- Butanol e 1- Butanol.

1.1 Propriedades físicas e a natureza das forças intermoleculares

As propriedades físicas dos compostos são determinadas pelas forças de atração de suas moléculas, comumente chamada de forças intermoleculares. Para entender melhor o estudo das propriedades físicas é necessário conhecer como funcionam as forças intermoleculares e suas principais diferenças. As forças de atração entre as moléculas são, sobretudo, eletroestáticas. As forças intermoleculares possuem variações em suas intensidades, e isso é fator predominante para determinar diferenças nas propriedades físicas. Essas variações são denominadas forças intermoleculares de dipolo induzido, dipolo permanente e ligação de hidrogênio (CONSTANTINO, 2004).

As forças intermoleculares de dipolos permanentes são características de substâncias polares, devido à polaridade de uma ou mais de suas ligações covalentes. As moléculas são atraídas pelo fato do lado positivo do dipolo atrair o lado negativo do dipolo da outra molécula. Trata-se de força intermolecular de caráter atrativo forte. ( ATKINS, JONES, 2006)

Quando as moléculas são apolares, não existem dipolos permanentes, o que ocorre nesse caso são momentos de dipolos, ou dipolos induzidos. Esses dipolos são instantâneos e dados pelo constante movimentos dos elétrons, dessa forma, em algum momento a distribuição de cargas nessa molécula perde sua simetria e causa uma diferença eletrostática o suficiente para formar pequenos momentos de dipolo entre as moléculas vizinhas, proporcionando uma atração mútua elas. Esse tipo de força intermolecular é dado como fraca.

Além desses tipos de interação mencionados anteriormente, há também a ligação de hidrogênio. Entre as consideradas moléculas, essa é a de maior caráter atrativo, portanto, a mais forte entre elas. O hidrogênio é um átomo muito pequeno e não possui elétrons no seu interior: há apenas o núcleo do átomo e próton. Por isso, possui algumas propriedades especiais, e uma delas é possibilidade de realizar a ligação de hidrogênio. Esse tipo de interação somente ocorre em situações em que o hidrogênio está ligado ao Flúor, Oxigênio e ao Nitrogênio. Quando o hidrogênio está ligado a esses elementos, a densidade eletrônica em torno do seu próton fica bem baixa, esta parte da molécula é então fortemente atraída pelos pares de elétrons de flúor, oxigênio e nitrogênio, de outras moléculas, é então estabelecida a ligação de hidrogênio.

Há também o tipo de ligação iônica, essas substâncias, na verdade, não são consideradas moléculas e sim compostos iônicos. A força a qual une cada composto iônico é uma força “intermolecular” de uma intensidade bem semelhante a força da ligação química. Dessa forma, esse tipo de atração é considerado muito forte (KLEIN, 2012).

Apesar de terem sido apresentados de forma separada, esses diferentes casos de interações podem sem apresentados em uma única substância. Dessa forma, todos esses tipos de variação na intensidade das forças de atração juntos, podem alterar significativamente as propriedades físicas do composto.

Além dos tipos de interações intermoleculares, também deve ser levado em consideração a massa molecular de cada substância. A massa molecular tem grande importância nessas propriedades físicas, já que a energia cinética depende diretamente da massa e da velocidade da molécula. Comparadas as forças de atração das moléculas para um composto de mesma função, o aumento da massa molecular, consequentemente aumenta a força de atração entre as moléculas. Isso pode ser facilmente explicado, pois uma cadeia de hidrocarboneto mais extensa tem uma maior área de superfície que comportam uma maior possibilidade de interações, atraindo mais ainda as moléculas. (CONSTANTINO, 2004).

1.2 Ponto de fusão e ebulição

Para que uma substância mude o seu estado físico, do estado líquido para o estado sólido e do estado líquido para o estado gasoso da matéria, é necessário que a transferência de uma certa quantidade de energia suficiente para que a energia cinética das moléculas ultrapasse a das forças atração. Dessa forma, as forças intermoleculares se tornam irrelevantes, e por sua vez, o material passa a ser gasoso. Essa energia é adquirida em forma de calor e é chamada de calor de vaporização (CONSTANTINO, 2004).

O mesmo ocorre para fundir um sólido, é preciso fornecer calor as moléculas até que a temperatura corresponda a uma energia cinética que seja no mínimo comparável à força que mantém as moléculas unidas. No estado sólido, a energia necessária para provocar a transição é chamada de calor de fusão.

Assim as substâncias iônicas devem ter pontos de fusão muito altos, pois têm maior força de atração entre as “moléculas”, em seguida vêm as substâncias que têm moléculas polares e depois com o ponto de fusão mais baixo vêm as substancias que têm moléculas apolares.