A Solubilidade e Polaridade

INTRODUÇÃO

A polaridade de substâncias surge devido a diferença de eletronegatividade (EN), que é a capacidade que um átomo possui de atrair os elétrons compartilhados em uma ligação covalente (BROWN, LEMAY & BURSTEN, 1997). A escala de eletronegatividade é baseada em uma escala arbitrária, com o flúor sendo o elemento mais eletronegativo (EN = 4,0) e o césio de menor (EN = 0,7) (MCMURRY, 2011).

De maneira geral, ligações entre átomos cujas eletronegatividades diferem em menos de 0,5, são ligações covalentes apolares, mas ligações que a eletronegatividade diferem entre 0,5 e 2, são covalentes polares. As ligações carbono-hidrogênio, por exemplo, são ligações apolares, pois apresentam diferença de eletronegatividade de 0,4 (MCMURRY, 2011).

Além de olhar para as interações covalentes entre os átomos dentro das moléculas, também é importante olhar para as interações entre as moléculas que afetam as propriedades moleculares, como as forças intermoleculares, do tipo: forças dipolo-dipolo, forças de dispersão e ligações de hidrogênio (BROWN, LEMAY & BURSTEN, 1997).

As forças do tipo dipolo-dipolo ocorrem entre moléculas polares, como resultado das interações eletrostáticas entre os dipolos, gerando forças atrativas ou repulsivas (BROWN, LEMAY & BURSTEN, 1997). Já as de dispersão, também conhecida como força de van der Waals, são aquelas que ocorrem em moléculas apolares, onde a distribuição de elétrons está mudando constantemente, o que resulta na criação de dipolos temporários (MCMURRY, 2011).

Já a ligação de hidrogênio, é uma interação atrativa em um hidrogênio ligado a um átomo de F, O ou N. Esse tipo de ligação tem enormes consequências para os organismos vivos, pois é a ligação que permite que a água seja líquida e não gasosa em temperatura ambiente, o que a caracteriza como um bom solvente de substâncias polares. Além disso, mantém as enzimas nos formatos necessários para catalisar reações biológicas e fazem com as fitas de ácido desoxirribonucleico (DNA) fiquem emparelhadas (MCMURRY, 2011).

A miscibilidade entre solventes ocorre quando possuem polaridades semelhantes, propriedade que surge das interações atômicas e intermoleculares. Isso ocorre porque os solventes polares tendem a se misturar bem entre si, enquanto solventes apolares têm maior afinidade entre si (DOS SANTOS, 2005). Além disso, a compatibilidade de solventes também é influenciada pela compatibilidade de suas estruturas moleculares, pois solventes com grupos funcionais similares tendem a se miscibilizar mais facilmente (CONSTANTINO & DONATE, 2014).

Portanto, o objetivo desse experimento foi verificar como funcionam os conceitos de polaridade e apolaridade na prática, verificando a miscibilidade de solventes e identificando os fatores que a afetam, justificando-os por meio das interações atômicas e intermoleculares.

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais: 15 tubos de ensaio, béqueres de 50 mL, pipetas graduadas de 10 mL, pipetadores, funil de separação, provetas.

Reagentes: éter de petróleo, água destilada, gasolina, acetona, éter etílico, hexano, etanol, 1-propanol, 1-butanol, terc-butanol.

Experimento A – Miscibilidade

Numerou-se 15 tubos de ensaio de 1 a 15.

Adicionou-se nos tubos 1 à 8, 2 mL de água e nos tubos 9 à 15, 2 mL de éter de petróleo.

Em seguida, adicionou-se os reagentes indicados na Tabela 1 e 2 em cada tubo.

Agitou-se cada tubo para que as substâncias se misturassem, e depois deixou-se os tubos em repouso em suporte. Observou-se a formação de uma ou mais fases e discutiu-se os resultados observados.

Experimento B - Teor de álcool na gasolina

Adicionou-se 25mL de gasolina em um funil de decantação com uma proveta, em seguida, adicionou-se 25mL de água destilada.

Agitou-se o funil de decantação.

Depois de 5min, verificou-se as duas fases formadas. A fase de baixo foi coletada e medida em proveta para verificar o volume final, em seguida, realizando o cálculo do teor de álcool presente na gasolina.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os dados obtidos no experimento foram registrados no Quadro 1 e Quadro 2, onde constam as substâncias e as características de dissolução. Não foi necessário realizar nenhum cálculo para obter os parâmetros das amostras apresentadas.

Quadro 1.1. Características de misturas do solventes orgânicos em água.

Tubos Substâncias O sistema é miscível ou imiscível Qual o solvente mais denso

1 2 mL de água e 1 mL de acetona Miscível

2 2 mL de água e 1 mL de hexano Não é miscível Água

3 2 mL de água e 1 mL de etanol Miscível

4 2 mL de água e 1 mL de propano Não realizado

5 2 mL de água e 1 mL de butanol Não é miscível Água

6 2 mL de água e 1 mL de terc-butanol Não realizado

7 2 mL de água e 1 mL de éter-etílico Não é miscível Água

8 2 mL de água e 1 mL de petróleo Não é miscível Água

No experimento 1, os tubos 1 e 3, que apresentam acetona e etanol respectivamente se se mostrou miscível na água diferente das amostras 2, 5, 7 e 8 que apresentam hexano, butanol, éter-etílico e petróleo respectivamente, a regra da solubilidade diz que substâncias semelhantes à sua polaridade de misturam, isso não acontece de forma completa, pois a água que é polar impede que a reação seja finalizada entre o elemento que são apolares.

Quando repousamos as substâncias que foram agitadas pudemos observar uma ou duas fases, ou seja, a mistura de diversas substâncias pode criar diversas soluções que podem ser classificadas de acordo com as fases, em heterogênea e homogênea, onde as soluções heterogêneas possuem mais de uma fase, e as homogêneas, apenas uma.

Nos tubos 1 e 3 se formou uma mistura homogênea, afinal foi produzido apenas uma fase, formando um conjunto de substâncias solúveis entre si. Tanto a água quanto a acetona são substâncias polares,