Propriedades físicoquimicas de compostos binários

Propriedades físico-químicas de misturas binárias de líquidos

Introdução

        Nossos principais objetivos com esse laboratório foram utilizar e aplicar técnicas para determinar quantitativamente algumas propriedades físico-químicas de substâncias, tanto puras quanto misturas. A partir da determinação experimental da densidade e do índice de refração de diversas amostras, pudemos calcular algumas propriedades relevantes de líquidos.

        Para a determinação da densidade, usamos a sua definição . O volume foi medido em um pictômetro, de volume experimentalmente definido, e a massa usando uma balança analítica. Esse método fornece um valor preciso da densidade, uma vez que tanto o pictômetro quanto a balança tem grande precisão.[pic 1]

        Já o índice de refração foi determinado utilizando um refratômetro de Abbé. Ele consiste em dois prismas, entre os quais se coloca uma gota de um líquido, que terá seu índice de refração calculado. O valor de índice de refração também pode ser considerado confiável, já que o refratômetro tem uma boa precisão.

        Com o índice de refração, é possível determinar, por exemplo, a concentração de etanol em uma amostra de pinga. Isso é feito a partir da formação de uma curva de calibração, usando outras soluções com concentrações conhecidas. Juntando o índice de refração com a densidade, obtém-se valores numéricos para a refratividade específica e molecular, a polarizabilidade e até o raio de uma molécula.

Calibração do pictômetro

        O pictômetro usado tinha volume de 10ml, de acordo com o fornecedor. Mas, para aumentar a precisão dos nossos dados, calibramos o equipamento usando água destilada. Uma massa conhecida de água foi introduzida no pictômetro. A temperatura dessa água foi medida. À temperatura de 21,7 ⁰C, a água tem uma densidade específica tabelada e foi fornecida durante a experiência. Esse valor é teórico e, para méritos de conta, utilizaremos um erro de uma unidade na última casa decimal. Os valores estão dispostos abaixo.

Tabela 1)

Massa	10,3180g ± 0,0001g
Densidade	0,9977735 g.cm-3 ± 10-7 g.cm-3

        Com a massa e a densidade da água, foi possível calcular o volume do pictômetro usando

= 10,3410 ±0,0001 cm3[pic 2]

Apresentação de dados das substâncias puras

        Analisamos três diferentes substâncias na nossa experiência: água, etanol e ciclohexano. Podemos assumir que essas substâncias são puras. Os índices de refração foram obtidos a partir da leitura do refratômetro e as densidades foram calculadas usando o volume calibrado do pictômetro e uma massa medida em balança analítica.

Tabela 2)

Substância	Índice de refração	Densidade (g.cm-3)
Etanol	1,364 ± 0,001	0,7802 ± 0,0001
Água	1,335 ± 0,001	0,9978 ± 0,0001
Ciclohexano	1,428 ± 0,001	0,7668 ± 0,0001

        Com esses valores, a refratividade específica foi calculada a partir de

[pic 3]

Os resultados estão na tabela abaixo

Tabela 3)

Substância	r (cm3.g-1)
Etanol	0,286 ± 0,001
Água	0,207 ± 0,001
Ciclohexano	0,336 ± 0,001

        

        Com a refratividade especifica e buscando valores de massa molar teóricos, pudemos calcular a refratividade molar Rm, a polarizabilidade α e o raio r da molécula usando as seguintes fórmulas

I)[pic 4]

II) [pic 5]

III) [pic 6]

Os resultados seguem abaixo

Tabela 4)

Substância	M (g.mol-1)	Rm (cm3)	Polarizabilidade (cm3)	r (cm)
Etanol	46,07	13,16 ± 0,05	5,22E-24 ± 0,02E-24	1,73E-08 ±0,03 E-08
Água	18,02	3,73 ± 0,02	1,48E-24 ± 0,01E-24	1,14E-08±0,02 E-08
Ciclohexano	84,16	28,24 ± 0,08	11,19E-24 ± 0,03E-24	2,24E-08±0,04 E-08

        As tabelas seguintes mostram a comparação dos valores obtidos experimentalmente com valores encontrados na literatura para cada substância.

Tabela 5) valores referentes a comparação de dados do etanol

	Índice de refração	Densidade (g.cm-3)	r (cm3.g-1)	Rm (cm3)	Polarizabilidade	r (cm)
Experimental	1,364 ± 0,001	0,7802          ± 0,0001	0,286 ± 0,001	13,16 ± 0,05	5,22E-24 ± 0,02E-24	1,73E-08 ±    0,03 E-08
Teórico	1,3612	0,789	0,2806	12,92	5,12E-24	1,72E-08
Desvio do teórico	0,2%	-1,1%	1,8%	1,8%	1,8%	0,6%

Tabela 6) valores referentes a comparação de dados da água

	Índice de refração	Densidade (g.cm-3)	r (cm3.g-1)	Rm (cm3)	Polarizabilidade	r (cm)
Experimental	1,335± 0,001	0,9978± 0,0001	0,207± 0,001	3,73± 0,02	1,480E-24 ± 0,01E-24	1,14E-08±    0,02 E-08
Teórico	1,3325	0,9778	0,2101	3,78	1,50E-24	1,14E-08
Desvio do teórico	0,2%	2,0%	-1,3%	-1,3%	-1,3%	-0,4%

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