Resolução das questões da prática 5 - DESTILAÇÃO SIMPLES E FRACIONADA

1) Explique a destilação fracionada do benzeno-tolueno usando o diagrama composição-temperatura.

Ponto de ebulição do Tolueno = 110,6ºC
Ponto de ebulição do Benzeno = 80,09ºC

A mistura dos dois compostos é colocada no balão de destilação, que é aquecido até que, na T=80,09ºC o benzeno começa a sofrer ebulição(temperatura no termômetro fica constante). Quando a temperatura no termômetro volta a subir, só haverá no balão de destilação tolueno, que também ebulirá quando a temperatura de 100,6ºC for atingida.

2) Explique as diferenças obtidas durante a destilação simples e fracionada no sistema acetona-água.

A destilação simples é menos eficaz que a destilação fracionada, pois as bolinhas da coluna de fracionamento impedem que a substância de maior ponto de ebulição suba antes da hora.

3) Explique o uso das pedras porosas na ebulição de um líquido.
As pedras de porcelana, por possuirem grande superfície de contato para alojar as microbolhas que se formam na solução durante a ebulição diminui o excesso de turbulência, melhorando a eficiência do processo.

4) Explique como o refluxo melhora a eficiência de uma destilação através de uma coluna de fracionamento.
Os vários obstáculos existentes na coluna de fracionamento forçam o contato entre o vapor quente ascendente e o líquido condensado descendente. Isso promove várias etapas de ebulição e condensação da matéria. Quanto maior a quantidade desses estágios de vaporização-condensação e quanto maior a área de contato entre o líquido e o vapor no interior da coluna, mais completa é a separação e mais purificada é a matéria final.

5) Porque não se deve encher um balão de destilação além da metade de sua capacidade.

Porque pode haver arrastamento de parte do composto a destilar para o destilado.

6) Como os produtos obtidos poderiam ser identificados ?Como se pode melhorar a pureza do produto obtido ?

Podem ser identificados por suas propriedades físico-químicas, e para melhorar a pureza de um determinado composto, basta redestilá-lo.

Procedimentos Experimentais da prática 5 - DESTILAÇÃO SIMPLES E FRACIONADA

Para destilação simples, coloca-se, num balão de destilação tampado superiormente por uma rolha com termômetro, 60 mL da mistura de água com acetona. Liga-se este balão a um condensador de Liebig(tubo de vidro cercado por fluxo contínuo de água termostatizada) através do tubo de desprendimento lateral. Aquece-se com Bico de Bunsen a solução a ser destilada até ser atingida a temperatura de ebulição de uma das substâncias componentes da mistura. O vapor é, então, forçado a passar pelo condensador, onde é resfriado e posteriormente recolhido no Erlenmeyer. Observa-se atentamente o termômetro durante todo o processo. A temperatura tem a tendência de estacionar inicialmente no ponto de ebulição da substância mais volátil. Quando a temperatura voltar a aumentar, deve-se pausar o aquecimento e recolher o conteúdo do receptor: o líquido obtido é a tal substância mais volátil, que se separou da mistura original. Repete-se o processo para a obtenção da segunda substância mais volátil, a terceira, etc., até conseguir separar cada um dos componentes da mistura. É importante ressaltar que dentro do balão são adicionadas pedras de porcelana, também chamadas de pedras de vaporização, que por serem porosas, fornecem grande superfície de contato para as microbolhas que se formam na solução, controlando-as, diminuindo assim, a intensidade de vaporização. Para a destilação fracionada a aparelhagem é a mesma, apenas com o acréscimo da coluna de fracionamento, que é a peça-chave.Assim como na destilação simples, a mistura a ser purificada é colocada no balão de destilação. Ao ser aquecida, a substância de menor ponto de ebulição irá evaporar primeiro, e logo em seguida, a outra substância vai evaporar também. Porém, ao encostar-se às bolinhas da coluna de fracionamento, a primeira substância vai condensar, voltando para o balão, e a outra substância continuará subindo, até encontrar o condensador. Os vários obstáculos instalados na coluna servem, portanto, para forçar o contato entre o vapor quente ascendente e o líquido condensado descendente, promovendo várias etapas de vaporização e condensação da matéria. Quanto maior a quantidade de estágios de vaporização-condensação e quanto maior a área de contato entre o líquido e o vapor no interior da coluna, mais completa é a separação e mais purificada é a matéria final. A atenção à temperatura é semelhante ao processo de destilação simples: a cada salto de temperatura no termômetro, faz-se o recolhimento dos destilados correspondentes.

Resolução das questões da prática 4 - DETERMINAÇÃO DO PONTO DE EBULIÇÃO

1) O que é ponto de ebulição? De quais fatores ele depende?
É a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido é igual à pressão externa exercida sobre a superfície. Depende do tipo de ligação química, do tamanho da cadeia carbônica, da área de contato entre as moléculas, dentre outros.

2) Quais fatores devem ser levados em conta na escolha do banho de aquecimento?
A substância do banho deve ter ponto de ebulição bem menor que o ponto de ebulição da amostra a ser analizada.

3) Pode-se determinar o ponto de ebulição para qualquer composto orgânico?
Desde que se tenha um laboratório devidamente equipado, é possível obter o Ponto de Ebulição de todas as substâncias orgânicas. É importante ressaltar que algumas delas são tóxicas e cancerígenas, podendo causar sérios problemas à saúde.

4) Compare o ponto de ebulição que você mediu experimentalmente com o valor tabelado. Mesmo com a correção de 3% houve coincidência nos valores encontrados? A que se pode atribuir isso? Que se pode fazer para aumentar a exatidão das medidas?
Não houve coincidência nos valores. Isso se deve, provavelmente, à falta de cautela na realização do experimento, ao aquecimento muito rápido com o Bico de Bunsen, ao atraso ou precipitação da leitura do termômetro, dentre outros.

5) Dados os compostos abaixo, indique, para cada item qual deve possuir maior ponto de ebulição. Justifique a razão deste fato. qual a prioridade na hora de analizar as substâncias? pegar anotações dos outros fatores que ela colocou em questão na aula.

a) Tolueno e fenol. Fenol tem maior ponto de ebulição, por causa da presença de ponte de hidrogênio.

b) Cicloexanona e cicloexanol. Cicloexanol tem maior ponto de ebulição, por causa da presença de ponte de hidrogênio.

c) Propano e etilamina. Etilamina tem maior ponto de ebulição, por causa da presença de ponte de hidrogênio.

d) Pentano e heptano. Heptano tem maior ponto de ebulição, por causa da maior superfície de contato entre as moléculas.

6) Como a pressão altera o ponto de ebulição?
Quanto maior a pressão, maior a temperatura de ebulição da substância.

7) Como seria o ponto de ebulição de uma substância quando outro solvente ou soluto é adicionado?
Caso a ligação da substância com o solvente ou soluto for mais forte que a ligação das moléculas da substância entre si, o ponto de ebulição será mais alto. Caso contrário será mais baixo.

8) Explique com suas palavras o que aconteceu no experimento, no momento que o líquido preenche o capilar.

Resolução das questões da prática 3 - DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO

1) Explicar por que a impureza abaixa o ponto de fusão de um composto. (Este fato é observado quando as impurezas são solúveis nas substâncias fundidas e insolúveis na fase sólida).
As impurezas diminuem e alargam o ponto de fusão. Isso ocorre porque as interações intermoleculares entre o composto e as impurezas são mais fracas que as interações entre as moléculas do composto entre si.

2) Existe uma relação direta entre o ponto de fusão de um sólido orgânico e as forças intermoleculares? Quais são as variáveis que afetam o ponto de fusão?
Sim, quanto maiores as forças intermoleculares, maior será o ponto de fusão das substâncias. Além do caráter das ligações químicas, as impurezas, a pressão, o tamanho das cadeias carbônicas dentre outras coisas afetam o ponto de fusão das substâncias.

3) Que fatores devem ser levados em conta na escolha do banho de aquecimento?
É necessário saber se o ponto de ebulição do líquido utilizado é maior que o ponto de fusão da substância analizada.

4) Dados os compostos abaixo, indique, para cada item, qual deve possuir maior ponto de fusão. Justifique.

a) Pentano e hexano. O hexano possui maior ponto de fusão, por possuir maior cadeia carbônica e, portanto, maior ponto de contato entre as moléculas do composto.

b) tolueno e fenol. O fenol possui maior ponto de fusão, devido à ligação O-H(ponte de hidrogênio), que é muito forte.

c) propanol e butanol. Ambos têm ponte de hidrogênio, mas como o butanol possui maior ponto de contato entre as moléculas, tem também maior ponto de fusão.

5) Existem outros equipamentos para determinação do ponto de fusão? Pesquise!

6) Por que o aquecimento deve ser lento e gradual?
O aquecimento deve ser lento e gradual para que a pessoa que esteja realizando o experimento veja com mais precisão o momento certo de marcar a leitura da temperatura. Isso garantirá maior precisão da determinação do ponto de fusão.

Resolução das questões da prática 2 - DIFERENÇA ENTRE COMPOSTOS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS

Prática 2 - DIFERENÇAS ENTRE COMPOSTOS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS

1) Por que existem tantos compostos contendo carbono?
Porque o carbono, por ter 4 elétrons na camada de valência, tende a compartilhá-los através de ligações covalentes, podendo fazer inúmeras cadeias consigo mesmo.

2) Como os pontos de ebulição e fusão e a solubilidade dos compostos covalentes diferem dos sais inorgânicos? Explique as diferenças.
Os compostos covalentes(orgânicos) realizam apenas ligações covalentes, que são mais fracas. Já os compostos inorgânicos realizam ligações iônicas, que por envolverem átomos com maior diferença de eletronegatividade, são mais fortes. A partir daí pode-se concluir que os pontos de fusão e ebulição de compostos inorgânicos são mais altos que de compostos orgânicos, pois é muito mais difícil romper uma ligação forte que uma ligação fraca. Já a solubilidade depende da polaridade das substâncias. Polar dissolve polar e apolar dissolve apolar. Sendo assim, compostos orgânicos, por possuirem pouquíssima diferença de eletronegatividade entre os átomos ligantes, são apolares e se dissolvem, portanto, em soluções apolares, tais como éter, álcool, etc. Já as substâncias inorgânicas se dissolvem bem em soluções polares, como a água(solvente universal).

3) Compare a reatividade química dos compostos orgânicos covalentes e sais inorgânicos para os itens 1 a 5.

Comportamento frente ao aquecimento
açúcar: alta reatividade: se carameliza, libera um cheiro forte, fica marrom...
NaCl: baixa reatividade: continua branco e particulado, além de não liberar cheiro algum. Isso acontece pelo seu altíssimo ponto de fusão(801ºc). O bico de bunsen não é capaz de alcançar essa temperatura.

Prova de combustão
O naftaleno tem alta reatividade química, tendo sofrido combustão incompleta(gera CO2, H2O, CO, fuligem, e mais outros compostos).

Comprovação da presença de carbono e hidrogênio em compostos orgânicos
8CuO(s) + C6H12O69(s) + 4O2(g) -> 4Cu2O(s) + 6CO2(g) + 6H2O(l)
Ocorre uma reação de óxi-redução, onde o CuO é o agente oxidante, por reduzir a Cu +2 ou Cu+1

Comportamento frente a agentes oxidantes
O permanganato de potássio reage com o etanol, mas não reage com o Cu2O, pois o Cu está reduzido a 2+.

4) Qual a função do Cu2O no experimento 3?
Ele é o agente redutor, pois na reação inversa é oxidado a CuO.

5) Escreva a reação que ocorreu no experimento 4(etanol com permanganato). A reação ocorreu antes do aquecimento? Explique.
A energia de ativação deve ser atingida para que a reação ocorra.
(escrever reação)

6) Explique a reatividade do óxido de cobre com o permanganato no experimento 4.
Apesar do Cu2O ser agente redutor e o KMnO4 ser agente oxidante, ambos não reagem, pois

7) Como você faria para diferenciar dois compostos, sendo um orgânico e outro inorgânico? Esgote todas as possibilidades.
Eu verificaria o PF, PE, a solubilidade, condutividade térmica e solubilidade.

8) Como você explicaria as diferenças existentes entre essas duas classes de compostos?
Como dito anteriormente, através das diferenças de ligações intermoleculares dos compostos.