Um aluno usou benzeno (líquido volátil) para recristalizar um composto. Conforme a solução quente esfriava até a temperatura ambiente, muito poucos cristais apareceram. O frasco foi então colocado em um banho de água gelada. De repente, uma grande quantidade de material sólido apareceu no frasco. Então, o aluno filtrou o sólido com vácuo, mas apenas alguns cristais permaneceram no papel de filtro. Explique esses resultados.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que está acontecendo aqui. Um aluno usou benzeno, que é um líquido volátil, para recristalizar um composto. À medida que a solução quente esfriava até a temperatura ambiente, apareceram poucos cristais. Depois, ao colocar o frasco em um banho de água gelada, uma grande quantidade de sólido se formou. Quando ele tentou filtrar esse sólido a vácuo, apenas alguns cristais ficaram no papel. Vamos entender o que está rolando usando conceitos de solubilidade e recristalização.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre recristalização. Esse é um método usado para purificar sólidos. A ideia é dissolver o sólido impuro em um solvente quente e depois deixar a solução esfriar. Conforme a solução esfria, o soluto (nosso composto) se torna menos solúvel e começa a formar cristais puros.

Passo 3

Agora, sobre a solubilidade: geralmente, a solubilidade de um sólido em um solvente aumenta com o aumento da temperatura. Isso significa que quando a solução está quente, mais soluto pode ficar dissolvido.

Passo 4

No caso do aluno, ao esfriar a solução lentamente até a temperatura ambiente, espera-se que os cristais comecem a se formar conforme a solução fica mais fria e o soluto se torna menos solúvel. Mas, se apenas poucos cristais apareceram, pode ser que a taxa de resfriamento não tenha sido suficiente para estimular a formação de muitos cristais.

Passo 5

Quando o frasco foi colocado em um banho de água gelada, a temperatura da solução caiu rapidamente. Esse resfriamento rápido faz com que o soluto supere a capacidade de solubilidade da solução instantaneamente, levando à formação de uma grande quantidade de sólido de uma só vez. Isso é conhecido como nucleação rápida, que pode resultar em cristais menores e menos puros.

Passo 6

Ao filtrar o sólido a vácuo, o objetivo é separar os cristais puros do solvente e das impurezas. No entanto, se a formação dos cristais foi muito rápida e descontrolada, os cristais podem ser pequenos e não se formar bem, tornando difícil retê-los no filtro. Por isso, apenas alguns cristais provavelmente ficaram no papel de filtro.

Passo 7

Então, resumindo, o resfriamento lento da solução permite a formação gradual de cristais puros, enquanto o resfriamento rápido em banho de gelo promove a nucleação rápida e a formação de muitos cristais pequenos e impuros, o que dificulta a filtragem eficaz.

Resposta

O resfriamento rápido da solução no banho de água gelada provocou a formação rápida de muitos cristais pequenos e impuros, dificultando a filtração completa. Inicialmente, o resfriamento lento permitiu poucos cristais puros se formarem, mas o resfriamento abrupto fez com que uma grande quantidade de sólido, com baixa pureza, se formasse, resultando em poucos cristais retidos no filtro a vácuo.

Exercícios relacionados

Com que precisão as medidas de massa e de volume deveriam ser feitas para se poder decidir se a amostra é de PEAD ou PEBD?
Você possui em seu laboratório quatro compostos sólido impuros, chamados de A, B, C e D. Tais compostos são igualmente solúveis nos três solventes listados. Em cada caso, qual solvente você escolheria para recristalizar uma amostra levemente impura de cada composto? Explique.
Composto A: benzeno, acetona ou clorofórmio
Composto B: tetracloreto de carbono, cloreto de metileno, acetato de etila
Composto C: metanol, etanol ou água
Composto D: etanol, acetona ou éter dietílico
Estime o volume molar do , a 500 K e 100 atm, admitindo que o gás se comporta como um gás de van der Waals.
Ar 1.337 3.20
3.610 4.29
He 0.0341 2.38
Xe 4.137 5.16
  • More values are given in the Data section.
Explique como a equação de van der Waals leva em conta o comportamento crítico.