Quantas fases são formadas nas seguintes misturas? Quais os componentes de cada fase e as interações formadas? (Obs: Para resolver é necessário pesquisar o estado de agregação das substâncias na temperatura ambiente)
(\mathrm{NH}{4} \mathrm{Cl}), água, etanol e Hexano (\left(\mathrm{C}{6} \mathrm{H}_{14}\right))

Passo 1

O enunciado pede para identificar quantas fases coexistem ao misturar \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}, água, etanol e hexano à temperatura ambiente, quais são os componentes de cada fase e que tipo de interações intermoleculares ocorrem. O conteúdo envolvido é equilíbrio de fases (solubilidade e miscibilidade) e tipos de interações intermoleculares (ligação de hidrogênio, forças dipolo-dipolo, íon-dipolo e forças de London).

Passo 2

Estado de agregação e miscibilidade à temperatura ambiente:
  • \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl} é sólido.
  • Água ( \mathrm{H_{2}O}) e etanol ( \mathrm{C_{2}H_{5}OH}) são líquidos e completamente miscíveis entre si.
  • Hexano ( \mathrm{C_{6}H_{14}}) é líquido e imiscível com a mistura água-etanol.
    Além disso, \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl} é muito solúvel em meio polar (água e etanol) e praticamente insolúvel em hexano.

Passo 3

Quantas fases se formam?
Se houver quantidade de \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl} acima do seu limite de solubilidade na mistura água-etanol, aparece um sólido em excesso. Assim, coexistem três fases:
1) uma fase sólida ( \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl (s)} não dissolvido),
2) uma fase líquida polar (água + etanol + íons \mathrm{NH_{4}^{+}} e \mathrm{Cl^{-}}),
3) uma fase líquida apolar (hexano).
Se a quantidade de sal for menor que a solubilidade, então ele dissolve totalmente e há apenas duas fases líquidas.

Passo 4

Componentes de cada fase e principais interações:
  • Fase sólida:
    \bullet Componente: \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl (s)} não dissolvido.
    \bullet Interações no sólido: ligações iônicas fortes entre \mathrm{NH_{4}^{+}} e \mathrm{Cl^{-}}.
  • Fase líquida polar (aquosa-alcoólica):
    \bullet Componentes: \mathrm{H_{2}O}, \mathrm{C_{2}H_{5}OH}, \mathrm{NH_{4}^{+}}, \mathrm{Cl^{-}}.
    \bullet Interações:
    – ligações de hidrogênio \mathrm{O–H\cdots O} entre água-água e água-etanol;
    – dipolo-dipolo entre moléculas polares;
    – íon-dipolo entre \mathrm{NH_{4}^{+}} ou \mathrm{Cl^{-}} e as moléculas de água e etanol.
  • Fase líquida apolar (orgânica):
    \bullet Componente: \mathrm{C_{6}H_{14}} (hexano).
    \bullet Interações: forças de London (dispersão de van der Waals) entre moléculas de hexano.
Entre as fases líquidas ocorre principalmente dipolo-induzido-dipolo e tensão interfacial, já que o hexano é apolar e a outra fase é polar.

Resposta

Existem três fases:
1) sólido de \mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl} não dissolvido;
2) fase líquida polar contendo água, etanol e os íons \mathrm{NH_{4}^{+}}, \mathrm{Cl^{-}};
3) fase líquida apolar de hexano.

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