Análise Refratométrica

Universidade Federal de Juiz de Fora

Instituto de Ciências Exatas

Departamento de Química

Laboratório de Equilíbrio e Cinética

Distribuição de um sólido entre

dois líquidos imiscíveis

Alunos: Anderson Marini Paschôa

Thalles Pedrosa Lisboa

Thiago Dadalti

Professor: Luiz Antônio Sodré Costa

Data: 14 de maio de 2012.

Introdução.

Para determinadas substâncias, quando agitadas entre dois líquidos imiscíveis A e B, temos que esta substância se distribuirá entre esses dois solventes.

Se μ_A e μ_B forem os potenciais químicos da substância nos solventes A e B, respectivamente, então no equilíbrio μ_A=μ_B. Se ambas as soluções forem diluídas e ideais, então:

μ_A*+RTlnx_A=μ_B*+RTlnx_B

A equação anterior pode ser descrita como RTln x_B/x_A =-(μ_B*-μ_A*).

Como μ_B*e μ_A* são independentes da composição, segue que x_B/x_A =K, onde K, o coeficiente de distribuição ou repartição, é independente das concentrações da substância distribuída entre os dois solventes. A quantidade μ_B*-μ_A* é a variação da energia de Gibbs padrão, ∆G*, para a transformação.

Assim, a equação (2) pode ser reescrita como:

RTln K=-∆G*

Esta é a relação usual entre a variação da energia de Gibbs padrão e a constante de equilíbrio de uma reação química.

Em soluções suficientemente diluídas, as frações molares são proporcionais às molalidades ou molaridades. Desta forma:

K^'=m_B/m_A e K"= c_B/c_A

Onde K^' e K" são independentes das concentrações nas duas camadas. Esta igualdade foi proposta por W. Nernst e é conhecida como lei da repartição de Nernst.

Objetivos.

Determinar o coeficiente de partição do ácido benzóico entre água e cicloexano e comprovar a validade da lei de distribuição de Nernst.

Parte Experimental.

Produtos Químicos:

Ácido Benzóico;

Cicloexano;

Água;

Solução de NaOH 0,01 mol.L-1;

Fenolftaleína.

Equipamentos e vidraria:

Funil de separação de 100 mL;

Suporte metálico com garra circular;

Provetas;

Pipetas;

Peras de sucção;

Erlenmeyer;

Bureta;

Becker;

Termômetro.

Procedimento.

Preparativos iniciais.

Fixe uma bureta de 25 mL em um suporte metálico, contendo uma solução 0,01 mol L-1 de NaOH.

Procedimento.

Mediu-se a temperatura ambiente pela leitura da água colocada em um béquer e deixada em repouso por alguns minutos.

Colocou-se em 6 funis de separação, limpos, secos e numerados, 25 mL de água destilada e 25 mL de cicloexano.

Adicionou-se cerca de 0,10 g (funil 1), 0,15 g (funil 2), 0,20 g (funil 3), 0,25 g (funil 4), 0,30 g (funil 5) e 0,35 g (funil 6) de ácido benzóico em cada um dos funis de separação, respectivamente.

Tampou-se e agitou-se os funis durante 5 a 8 minutos, tendo o cuidado para não aquecer os líquidos com o calor das mãos e abrindo regularmente a torneira dos funis (com a sua haste virada para cima para eliminar vapor em excesso formado no seu interior.

Deixou-se os funis em repouso até que as fases se separem completamente. A fase aquosa irá se acomodar na parte inferior do funil.

Coletou-se cuidadosamente em um béquer aproximadamente 20 mL da fase aquosa.

Transferiu-se 3 alíquotas de 5 mL da fase aquosa para 3 erlenmeyers. Adicionou-se 25 mL de água destilada e uma gota de fenolftaleína em cada desses erlenmeyers.

Titulou-se as amostras coletadas da fase aquosa com a solução de NaOH 0,01 mol L-1, anotando os volumes do hidróxido de sódio gasto.

Descartou-se o volume remanescente da fase aquosa ainda presente no funil de separação em um béquer e também a interface entre a fase aquosa e a fase orgânica presente no funil de separação.

Coletou-se cuidadosamente em um béquer aproximadamente 20 mL da fase orgânica.

Transferiu-se 3 alíquotas de 5 mL da fase orgânica para 3 novos erlenmeyers. Adicionou-se 25 mL de água destilada e uma gota de fenolftaleína em cada desses erlenmeyers.

Titulou-se as amostras coletadas da fase orgânica com a solução de NaOH 0,01 mol L-1, anotando os volumes do hidróxido de sódio gasto.

Resultados.

Tabela 1: Volumes de NaOH, 0,01 mol.L-1 gastos na titulação do ácido benzóico.

Amostras Fase Aquosa (mL) Fase Orgânica (mL)

E1 E2 E3 MÉDIA E1 E2 E3 MÉDIA

1 5,15 5,10 5,30 5,18 11,50 11,80 11,70 11,67