Departamento de Química

Determinação do ponto de fusão e ponto de ebulição

Acadêmico: Peterson F. Borin

Luzerna - SC

Novembro/2015

Introdução

As substâncias químicas possuem propriedades físicas distintas de tal modo que a determinação minuciosa dessas propriedades pode levar à sua identificação. Na análise de uma amostra desconhecida, as comparações das propriedades físicas obtidas para essa substância com os dados da literatura podem conduzir à sua identificação. As propriedades físicas, são: cor, forma cristalina (se sólido), índice de refração (se líquido), densidade, solubilidade em vários solventes, ponto de fusão, ponto de ebulição e características de sublimação. Quando um novo composto é isolado ou sintetizado, essas propriedades, quase sempre, acompanham o registro na literatura.

O ponto de fusão de um sólido cristalino é a temperatura na qual o sólido começa a se tornar líquido, sob a pressão de uma atmosfera (1atm). Para substâncias puras, a mudança do estado sólido para líquido é bem definida, dentro de +/-0,50 C, sendo assim, a temperatura de fusão valioso instrumento para fins de identificação e um critério útil de pureza. Se o líquido for resfriado, ocorrerá solidificação à mesma temperatura e, para uma substância pura, o ponto de fusão e o ponto de congelamento (solidificação) são idênticos.

O ponto de fusão é consideravelmente influenciado pela presença de outras substâncias fazendo com que seja maior o intervalo entre o início e o término da fusão. Muitas substâncias se decompõem durante o processo de fusão; isso é usualmente detectado pela mudança de coloração durante a fusão ou pela liberação de gases.

O ponto de ebulição de um composto é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido se iguala à pressão atmosférica. Por ser uma propriedade característica de uma substância, o ponto de ebulição é usado na identificação de líquidos e de alguns sólidos de baixo ponto de fusão.

Tabela 1 – Pontos de ebulição de algumas substâncias à pressão padrão de 105 PaSubstância Fórmula Teb/K Teb/ºC

Naftaleno C10H8 491,0 217,9Água H2O 273,1 100,0Etanol C2H5OH 351,6 78,4Pentano C5H12 309,2 36,0Butano C4H10 272,0 -1,1Diazoto N2 77,4 -195,8

Durante o aquecimento de substância puras, quando atingimos o ponto de fusão ou de ebulição, a temperatura da substância estabiliza e deixa de aumentar. Só quando toda a substância tiver sofrido a mudança de estado físico é que a temperatura volta a aumentar.

Resumo

Esse experimento se resume em 3 partes, na primeira tínhamos como objetivo determinar e analisar o ponto de ebulição da água pura, a segunda parte determinar e analisar o ponto de ebulição da água com adição de uma porcentagem de cloreto de sódio e por fim nos submetia a analisar o ponto de fusão do naftaleno.

Objetivos

Determinar o ponto de ebulição de líquidos puros Verificar a variação de temperatura após a adição de um soluto Fazer os gráficos do sistema

Procedimento Experimental

Materiais utilizados: Suporte universal, Becker de 150 ml, rolha, termômetro, agitador

magnético com aquecimento, água destilada, cloreto de sódio, butanol, cronômetro, papel

milimétrico, balança.

Na aula de química experimental do dia 12 de agosto de 2015, realizamos três

experimentos: ponto de ebulição da agua pura, ponto de ebulição da água com cloreto de sódio e

por fim, o ponto de fusão do naftaleno.

Na primeira parte do experimento montemos o equipamento conforme solicitado pelo

roteiro, com o Becker em cima de uma fonte de calor com um termômetro dentro segurado por

uma base de metal, em nosso caso utilizamos o agitador magnético com aquecimento.

Colocamos 100ml de água destilada no Becker e mergulhamos o termômetro neste

líquido. Após isso ligamos nossa fonte de calor na temperatura máxima que o aparelho suportava

e fomos medindo a temperatura da água a cada dois minutos e meio durante 20 minutos com o

auxílio de um cronômetro.

Conforme a água foi se aproximando de temperaturas elevadas e já sabíamos que o ponto

de ebulição da água era algo entorno de 100°C, diminuímos o tempo a ser verificado, medindo

assim sua temperatura a cada 30 segundos e posteriormente a cada 15 segundos, com o intuído de

observar de forma mais significativa o ponto de ebulição da água.

A segunda parte de nosso experimento era verificar e analisar o ponto de ebulição da água

com cloreto de sódio que consistia basicamente na mesma estrutura montada anteriormente.

Ao enchermos o Becker com 100 ml de água fizemos a adição de aproximadamente 12,5g

de Cloreto de Sódio com auxílio de uma balança de precisão. Posteriormente colocamos o Becker

sobre o agitador magnético em aquecimento.

Mas como nossa fonte de calor já estava aquecida do procedimento anterior, utilizamos

um novo ponto de temperatura inicial para essa segunda parte. E assim fomos medindo a

temperatura a cada 2:30 e posteriormente diminuímos o tempo a ser medido para melhorar a

precisão de nossos resultados.

E em nossa terceira parte do experimento consistia basicamente em analisarmos o ponto

de fusão do naftaleno.

Nesse procedimento, utilizamos um Becker com uma quantidade de água desprezível, e

dentro dele foi colocado um frasco com naftaleno sólido. Adicionamos ao aquecedor, para aferir

a temperatura de fusão.

Resultados e Discussão

Na primeira parte do experimento onde o objetivo era verificar o ponto de ebulição da água obtivemos os seguintes resultados:

Curva de aquecimento da água pura

Tempo (min.) Temper. (°C) Tempo (min.) Temper.

(°C)0:00 28 16:15 932:30 31 16:30 935:00 40,3 16:45 93,57:30 54 17:00 93,510:00 68 17:15 93,712:30 81,5 17:30 93,713:00 84 17:45 93,913:30 86 18:00 9414:00 88 18:15 9414:30 89,5 18:30 9415:00 91 18:45 9415:15 91,5 19:00 9415:30 92 19:15 9415:45 92,5 19:30 9416:00 93 19:45 94

    20:00 94

Como podemos observar a partir de 18 minutos do aquecimento da água a temperatura da

mesma se estabilizou e assim ocorrendo até os 20 minutos aos quais foi solicitado, conseguimos

analisar que o ponto de ebulição da água em Luzerna é de 94º.

Já na segunda parte de nosso experimento com a adição do cloreto de sódio obtivemos os

seguintes resultados:

Curva de aquecimento da água + NaClTempo (min.)

Temper. (°C)

Tempo (min.)

Temper. (°C)

0:00 45 14:00 96,22:30 51 14:15 96,45:00 65,5 14:30 96,57:30 78,5 14:45 96,58:30 82,5 15:00 96,59:00 85 15:15 96,59:30 87,5 15:30 96,510:00 89,5 15:45 96,710:30 92 16:00 96,811:00 93,5 16:15 96,811:30 94 16:30 96,912:00 95 16:45 9712:15 95,5 17:00 9712:30 95,5 17:30 9712:45 96 18:00 9713:00 96 18:30 9713:15 96 19:00 9713:30 96 19:30 9713:45 96 20:00 97

O que podemos analisar com esses resultados é que já iniciamos com uma temperatura

diferente pois nosso aquecedor já estava quente devido à parte 1 de nosso experimento, e por isso

a água estabilizou se a uma temperatura de 97º ao 16:45 (dezesseis minutos e quarenta e cinco

segundos). O que percebemos com a adição do cloreto de sódio é que a água entrou em um ponto

de ebulição a uma temperatura mais elevada, sendo assim próximo aos 100º onde é considerada

em algumas bibliografias.

Os valores obtidos acima foram inferiores devido alguns fatores como: Não foram

realizados conforme a CNTP, e sim em uma altitude maior (Luzerna) e a temperatura ambiente

era maior que 25°C.

Já na terceira parte onde precisávamos analisar o ponto de fusão do naftaleno percebemos

que começou a “passar do estado liquido para o solido “ na temperatura de 81°C. A temperatura

foi um pouco maior que o normal pois o naftaleno não deveria estar puro.

Abaixo segue os gráficos de temperatura X tempo com base nas duas partes do

experimento.

0:00

5:00

8:30

9:3010

:3011

:3012

:1512

:4513

:1513

:4514

:1514

:4515

:1515

:4516

:1516

:4517

:3018

:3019

:300

20

40

60

80

100

120

Gráfico em linha da curva de aquecimento (Temperatura(ºC) x Tempo)

Água c/ NaClÁgua pura

Fonte: Com base nas tabelas apresentadas anteriormente

Fonte: Com base nas tabelas apresentadas anteriormente

0:00

5:00

8:30

9:30

10:30

11:30

12:15

12:45

13:15

13:45

14:15

14:45

15:15

15:45

16:15

16:45

17:30

18:30

19:30

0

20

40

60

80

100

120

Gráfico em coluna da curva de aquecimento (Temperatura(ºC) x Tempo)

Água c/ NaClÁgua pura

Conclusões

Devido à experiência realizada podemos concluir o comportamento da água enquanto

aquecida até atingir uma temperatura constante que corresponde ao seu ponto de ebulição.

Obtemos que a temperatura é de 94°C para a água pura e de 97°C para água com adição de

cloreto de sódio.

O que conseguimos observar é que em uma pressão de aproximadamente 928,5mb (0,92

atm.) em uma latitude 27º07'58" sul e a uma longitude 51º28'02 oestes, estando a uma altitude de

511 metros do nível do mar, ocorre uma variação nos resultados de nosso experimento.

Quando realizamos o processo para se verificar o ponto de ebulição da água pura,

obtivemos um resultado inferior do que o padrão, devido a esse quesito citado acima, e também

devido algumas margens de erros que devem ser consideradas. Também percebemos que com a

adição de cloreto de sódio a água demora mais para entrar em ebulição devido a adição dessa

substância, logicamente, torna-la impura.

QUESTIONÁRIO

1) Faça os gráficos de tempo versus aquecimento (temperatura) para todos os sistemas.

R:

0:00

5:00

8:30

9:30

10:30

11:30

12:15

12:45

13:15

13:45

14:15

14:45

15:15

15:45

16:15

16:45

17:30

18:30

19:30

0

20

40

60

80

100

120

Gráfico em coluna da curva de aquecimento (Temperatura(ºC) x Tempo)

Água c/ NaClÁgua pura

2) O que aconteceu com a temperatura da água quando foi adicionado o sal? Explique esse

fato.

R: O sal modificou a temperatura de ebulição da água, aumentando seu ponto de ebulição

de 94ºC para 97ºC. Conforme a temperatura da água aumenta, suas moléculas se movimentam

mais rapidamente, se colidem com mais frequência e liberam mais moléculas de gás de vapor de

água. Quando a temperatura chega ao ponto de ebulição – aproximadamente 100°C, 94ºC a 97ºC

em nosso experimento, a pressão da liberação dessas moléculas (a pressão do vapor) se torna

maior do que a pressão atmosférica e o vapor da água começa a escapar na forma de bolhas. Esse

fato ocorre, pois, o sal funciona como um “aditivo” de alteração do ponto de ebulição e isso vai

acontecer adicionando qualquer coisa, como açúcar por exemplo. Na água salgada, os íons Na+ e

Cl- ocupam parte do espaço entre as moléculas de água. Conforme a temperatura aumenta, apesar

de as moléculas de água de mexerem mais rapidamente, eles estão em menor número, então há

menos colisões e a pressão do vapor é mais baixa em comparação com água pura na mesma

temperatura. É preciso mais energia (temperatura) para a pressão do vapor de água salgada

chegar até a pressão atmosférica e ultrapassá-la para começar a ferver. Para aumentar o ponto de

ebulição de um litro de água em 1°C (1,8°F) precisamos de aproximadamente 58 gramas de sal.

3) O butanol e o ter-butanol são dois álcoois e apresentam a mesma quantidade de carbonos

em sua estrutura. Analisando o seu gráfico, a temperatura de ebulição para os dois é a

mesma? Explique.

R: Não foi realizado esse experimento.

Referência Bibliográficas

http://www.infoescola.com/fisico-quimica/pontos-de-fusao-e-ebulicao/

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Ponto_de_ebuli

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