Manual de Sobrevivência no Laboratório de Química Orgânica: Guia de Técnicas para o Aluno
Capítulo 25 Determinação do Ponto de Ebulição em Microescala
O ponto de ebulição de um líquido é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido se iguala à pressão atmosférica. De forma mais prática, você vê o líquido ferver. A melhor maneira de chegar ao ponto de ebulição de um líquido é destilando-o. Infelizmente, há cada vez menos chance de você algum dia chegar a determinar um ponto de ebulição dessa maneira. Se você tiver sorte para se dar a esse luxo, então, volte e leia as seções
apropriadas (veja o Capítulo 19, “Destilação”, e o Capítulo 20, “Destilação em microescala”). O resto de vocês estará utilizando uma técnica desenvolvida anos atrás para determinar o ponto de ebulição de um líquido em um volume correspondente de 2-5 gotas de um conta-gotas tradicional.
Não precisei distinguir o tamanho da gota antes da implantação das pipetas Pasteur no laboratório, mas vou fazer agora. O tamanho da gota de uma pipeta Pasteur é muito diferente daquela de um conta-gotas tradicional. Tirei a massa média de 20 gotas de ciclo-hexano, à temperatura ambiente, e descobri que um conta-gotas fornecia cerca de 0,0201 g, e uma pipeta Pasteur cerca de 0,0137 g. Nas discussões a seguir, vou utilizar gotas de conta-gotas tradicional, certo?
PONTO DE EBULIÇÃO EM
MICROESCALA
Bem antigamente, você tomaria um pequeno tubo de ensaio (75 × 150 mm), o fixaria a um termômetro com um elástico ou anel de borracha e colocaria cerca de 4-5 gotas de seu líquido desconhecido no tubo de ensaio. Então, pegaria um tubo capilar de ponto de fusão normal selado em uma das extremidades, colocaria o tubo de ponto de fusão no líquido no interior do tubo de ensaio com a extremidade aberta para baixo, e prenderia todo o conjunto de forma que o bulbo do termômetro, o tubo de ensaio com sua amostra e o capilar de ponto de fusão, com a extremidade aberta voltada
para baixo, inserido nele, ficassem todos em um banho de óleo (Fig. 25.1).
Nesse momento, alguém diria para você aquecer o banho e observar a extremidade aberta do tubo capilar. Assim que você aquecesse seu líquido desconhecido, primeiramente o ar dentro do capilar se expandiria, e uma corrente muito lenta de bolhas começaria a sair do tubo à medida que o ar saísse dele. Em algum instante — e eu mesmo nunca estava certo a respeito desse instante —, a corrente de bolhas deveria ir mais rápido assim que o líquido começasse a ferver. Você deixaria assim por um tempo e, então, removeria o calor. Seu líquido fervendo esfriaria, e, tão logo o líquido entrasse no tubo capilar — PRONTO! — você faria a leitura do termômetro e obteria o primeiro valor da faixa de ebulição. Quando o líquido finalmente enchesse o tubo, você faria novamente a leitura da temperatura e teria o segundo valor da faixa de ebulição. É claro que haveria umas coisas para serem observadas:
FIGURA 25.1 Microaparelhagem para determinação do ponto de ebulição.
1. Quando as bolhas de ar passam a ser bolhas de vapor da amostra?
Boa pergunta, e que ainda me incomoda muito. Idealmente, você não
aquecerá a amostra rapidamente, e ocorrerá uma diferença marcante
entre a velocidade de formação de bolhas devido à expulsão do ar e
as bolhas devido à ebulição real. Se sua amostra ferve a uma
temperatura relativamente alta (provavelmente >100°C), você tem
mais tempo para aquecê-la e convencer-se de que as bolhas que está
vendo são as do seu líquido fervendo e não simplesmente o ar
tentando sair do tubo. Tente isso, digamos, com acetona (p.eb. 56°C),
e você poderia ferver todo o líquido para fora mais rápido do que
consegue decidir se o líquido está indo embora.
Se você tiver certeza de que seu líquido não se decompõe,
reage ou se altera de alguma forma quando está fervendo, pode parar
o aquecimento depois do que acredita ser o surgimento das bolhas por
fervura rápida. Quando essa amostra esfria e o líquido corre de volta
para dentro do tubo e o enche completamente, você sabe que aquelas
bolhas não eram de ar, mas a amostra em ebulição. A vantagem que
você tem agora é que, quando reaquecer sua amostra, quaisquer
bolhas que você vir não podem ser de ar; elas têm de ser bolhas da
amostra em ebulição.
Agora, quando você reaquece a amostra e a corrente de bolhas
recomeça, pode confiar que as bolhas não são de ar, mas sua amostra
em ebulição. Deixe a amostra esfriar, e as temperaturas que você
registrar são a faixa de ebulição, denominada ponto de ebulição, de
sua amostra líquida. Novamente, a desvantagem é que a amostra pode
se decompor ou, de alguma forma, se alterar quando está fervendo, e
seus dados não significam nada.
2. Eu só consegui uma única leitura do meu termômetro. Um ponto de
fusão pode parecer ser uma temperatura, mais que uma faixa, ainda
que pequena, se você aquece a amostra rápido demais. Sendo assim,
também para esse método de determinação do ponto de ebulição pode