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    QUMICA NOVA NA ESCOLA N 17, MAIO 2003

    Explorando a Qumicana Determinao do Teorde lcool na Gasolina

    C

    Explorando a Qumicana Determinao do Teorde lcool na Gasolina

    A seo Experimentao no ensino de Qumica descreve experimentos cuja implementao e interpretao contribuempara a construo de conceitos cientficos por parte dos alunos. Os materiais e reagentes usados so facilmente encontrveis,permitindo a realizao dos experimentos em qualquer escola. Neste nmero a seo apresenta dois artigos.

    Determinao do teor de lcool na gasolina

    EXPERIMENTAO NO ENSINO DE QUMICA

    Recebido em 28/6/02, aceito em 5/11/02

    Autilizao do petrleo comofonte de energia foi essencialpara garantir o desenvolvi-mento industrial verificado durante osculo XX. Atravs da sua destilaofracionada, pode-se obter vrios pro-dutos derivados de grande importnciaeconmica, tais como o gs natural, oquerosene, o diesel, os leos lubrifican-tes, a parafina e o asfalto. Mas a fraodo petrleo que apresenta maior valorcomercial a gasolina, tipicamenteuma mistura de hidrocarbonetossaturados que contm de 5 a 8 tomosde carbono por molcula (Morrison eBoyd, 1996; Solomons, 1996).

    Sempre que ocorre instabilidade nopreo do petrleo, com sucessivos au-mentos do preo de seus derivados, agasolina ganha ainda mais evidncia namdia. A qualidade da gasolina comer-cializada no Brasil tem sido constanteobjeto de questionamento; assim, a de-terminao da sua composio impor-tante, devido a algumas formas de adul-terao com solventes orgnicos queprejudicam os motores dos automveis.

    Um componente presente exclusi-vamente na gasolina brasileira que me-

    Melissa Dazzani, Paulo R.M. Correia, Pedro V. Oliveira e Maria Eunice R. Marcondes

    A identificao e a determinao do teor de lcool na gasolina foram utilizadas para explorar a Qumica Analticadurante o Ensino Mdio. Propriedades fsicas e conceitos qumicos foram utilizados para que os alunos explicassemos fenmenos envolvidos, a partir da estrutura molecular. A determinao do teor de lcool foi realizada de duasmaneiras diferentes: [1] verificando a variao de volume da fase aquosa e [2] comparando a densidade da faseaquosa com valores da literatura. A diferena entre os valores obtidos pelos dois mtodos permitiu aos alunosverificarem que a impreciso inerente atividade experimental.

    Ensino Mdio, Qumica Analtica, gasolina

    rece destaque especial o etanol. Seuprincipal papel atuar como antide-tonante (Feltre, 2000; Peruzzo e Canto,1999), em substituio ao chumbotetraetila, que estsendo banido devido sua elevada toxici-dade. A quantidadede etanol presente nagasolina deve respei-tar os limites estabe-lecidos pela AgnciaNacional do Petrleo- ANP (teor entre 22%e 26% em volume).

    A falta ou excessode lcool em relaoaos limites estabele-cidos pela ANP com-promete a qualidade do produto quechega aos consumidores brasileiros.Assim, avaliar a composio da gaso-lina, verificando se o teor de lcool estadequado, uma atitude muito im-portante.

    A determinao do teor de etanolna gasolina atravs da extrao comgua conhecida e utilizada como ex-perimento em escolas do Ensino M-

    dio, com o objetivo de aplicar ou ilustrarconceitos relacionados com medidasquantitativas, como o teor expresso emporcentagem (Feltre, 2000; Lembo,

    2000; Pitombo e Mar-condes, 1995; SantaMaria et al., 2002). A in-terpretao dos fen-menos que ocorremdurante o experimento,considerando a estru-tura das molculasenvolvidas, tambmpode ser exploradapara permitir ao alunoestabelecer relaesentre as propriedadesfsicas e qumicas dosmateriais.

    O objetivo do presente trabalho foiampliar o potencial desse experimentono desenvolvimento de conceitos as-sociados anlise qualitativa e quan-titativa no Ensino Mdio, de maneiraque o aluno consiga estabelecer rela-es entre propriedades fsicas, comosolubilidade e densidade, e a sua utili-zao no processo de identificao equantificao de substncias.

    O experimento, realizado duranteuma aula de laboratrio com duraode 100 minutos, foi dividido em trs par-tes:

    Atravs da destilaofracionada do petrleo,

    pode-se obter vriosprodutos derivados de

    grande importnciaeconmica, como o gsnatural, o querosene, o

    diesel, os leoslubrificantes, a parafina e o

    asfalto. Mas a frao dopetrleo que apresentamaior valor comercial a

    gasolina

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    QUMICA NOVA NA ESCOLA N 17, MAIO 2003Determinao do teor de lcool na gasolina

    1) Identificao das fases nosistema gua-etanol-gasolina.

    2) Quantificao do etanol na ga-solina atravs de uma anlise absoluta.

    3) Quantificao do etanol na gaso-lina atravs de uma anlise compa-rativa.

    A discusso dos resultados foi rea-lizada posteriormente, durante umaaula de 50 minutos.

    Materiais e reagentesPara a realizao desse experimen-

    to, so necessrios os seguintes mate-riais e reagentes:

    9 tubos de ensaio 1 proveta de 50 mL 1 basto de vidro 1 seringa descartvel de 5 mL 1 balana de pratos 50 mL de etanol 50 mL de gasolina 50 mL de gua permanganato de potssio ou sul-

    fato de cobre pentaidratado iodo slido ressublimado

    Procedimento

    Parte 1: Identificao das fases nosistema gua-etanol-gasolina

    Essa identificao pode ser realiza-da visualmente por meio da interfaceno sistema heterogneo gua-gasoli-na, j que a gasolina comercial possuiuma colorao. Entretanto, interes-sante, nessa etapa, explorar os con-ceitos de solubilidade, para utilizar naparte 2 do experimento.

    Alguns testes foram realizados paraverificar a solubilidade da gasolina edo etanol na gua, utilizando perman-ganato de potssio, KMnO4 (composto

    inico) e iodo, I2 (substncia covalenteapolar) como indicadores de pola-ridade1. Os tipos de ligaes qumicasdessas substncias podem ser explo-rados para realizar a identificao dasfases: aquosa (polar) e orgnica (apo-lar).

    Execute os testes 1, 2 e 3 na se-qncia indicada na Tabela 1, utilizan-do 3 mL das substncias lquidas euma pequena quantidade (uma ponti-nha de esptula) dos slidos. Verifica-se que o KMnO4 se dissolve na faseaquosa e que o I2 se dissolve na faseorgnica (Figura 1), permitindo identi-ficar as fases.

    Parte 2: Quantificao do etanol nagasolina atravs de uma anliseabsoluta

    A identificao das fases no siste-ma gua-etanol-gasolina permite ex-plorar a extrao do etanol em faseaquosa como estratgia para realizartestes quantitativos.

    Adicione cerca de 20 mL de gaso-lina proveta; registre o volume finalobtido. Em seguida, adicione cerca de20 mL de gua; registre o volume finalobtido. Agite a mistura heterogneaformada com basto de vidro durante1 minuto. Aps a ntida separao en-tre as fases, registre o volume da faseaquosa.

    O volume da fase aquosa, inicial-

    mente cerca de 20 mL, sofre um au-mento aps a mistura com a fase org-nica. A porcentagem de etanol pre-sente na gasolina pode ser calculadaa partir desse aumento do volume dafase aquosa.

    Parte 3: Quantificao do etanol nagasolina atravs de uma anlisecomparativa

    Uma outra maneira de determinaro teor de etanol na gasolina atravsda avaliao da densidade da faseaquosa. O valor da densidade da mis-tura gua-etanol depende das quanti-dades relativas dessas duas substn-cias. A partir de valores de densidadeobtidos da literatura (Weast, 1972) paradiferentes misturas gua-etanol (Tabela2), foi possvel obter um grfico querelaciona a densidade em funo doteor de etanol (Figura 2). Esse grficopode ser construdo pelos alunos empapel milimetrado a partir dos dadosfornecidos (Tabela 2), para ser empre-gado na determinao do teor de eta-nol na gasolina, atravs de interpolaoa partir do valor da densidade da faseaquosa medido experimentalmente.

    Para medir a densidade da faseaquosa, pode-se utilizar um densme-tro, ou coletar amostras contendo cer-ca de 5 mL de soluo gua-etanol decada grupo de alunos, a fim de se obterum volume total mnimo de 30 mL.

    Tabela 1: Seqncia de adio de reagentes nos tubos de ensaio para identificao dasfases com os indicadores de polaridade.

    Teste Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3

    1 gua gua + I2 gua + KMnO42 gasolina gasolina + I2 gasolina + KMnO43 gua + gasolina gua + gasolina + I2 gua + gasolina + KMnO4

    Figura 1: Alteraes da colorao provocadas pela adio dos indicadores de polaridade, durante os testes de identificao das fases: (a)gua, gua + I2, gua + KMnO4; (b) gasolina, gasolina + I2, gasolina + KMnO4; (c) gasolina + gua, gasolina + gua + I2, gasolina +gua + KMnO4.

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    QUMICA NOVA NA ESCOLA N 17, MAIO 2003Determinao do teor de lcool na gasolina

    Determine a massa utilizando umabalana de pratos e o volume utilizandouma proveta2. Calcule o valor da densi-dade a partir desses dados experimen-tais e interpole no grfico construdo(Figura 2). Assim, o teor de etanol nagasolina obtido graficamente, atravsda comparao com valores de refe-rncia obtidos.

    Para no prejudicar a exatido doresultado obtido, necessrio utilizarum grande volume da mistura etanol-gua (30 mL ou mais), para minimizaro erro associado medio da massae do volume. Observa-se pelo grfico(Figura 2) que uma pequena variaono valor da densidade obtida experi-mentalmente acarreta uma grandevariao no valor do teor de etanol.

    Discusso do experimentoA identificao do etanol na gasoli-

    na (Parte 1) e o estudo da interaoentre as molculas de gua, etanol eos hidrocarbonetos presentes na gaso-lina permitem abordar os conceitos desolubilidade e densidade, explorandoas caractersticas das molculas envol-

    vidas para explicar os fenmenosobservados. A geometria molecular, apolaridade da ligao covalente e dasmolculas e as foras intermolecularespodem ser apresentadas aos alunosde maneira mais significativa, parajustificar os fenmenos macroscpicosobservados.

    A quantificao do teor de etanolna gasolina pode ser executadaatravs de uma anlise absoluta, queno exige a comparao com valoresde referncia. Os fenmenos observa

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