Aula 5 Soluções Química Básica

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Professor: Carlos Cesar Jorden Almança
QUÍMICA BÁSICA
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E FÍSICA
1
 
Aula 5
SOLUÇÕES
 
SOLUÇÕES
 Quando na mistura tiver apenas uma única característica em toda a sua extensão teremos uma mistura homogênea. Exemplos: Água e açúcar ; água e sal.
 Cada aspecto visível em uma mistura é denominado de fase. As soluções são monofásicas.
 
DISSEMINAÇÃO
 Em uma mistura de duas espécies químicas diferentes, pode ocorrer a disseminação, sob forma de pequenas partículas, de uma espécie na outra. Neste caso o sistema recebe o nome de dispersão. 
 
 A espécie química disseminada na forma de pequenas partículas é o disperso e, a outra espécie é o dispergente.
Exemplo:
Na mistura de água e açúcar o açúcar é o disperso e a água o dispergente.
 
 Quando na dispersão o disperso possui tamanho médio de até 10–7 cm a dispersão receberá o nome especial de solução. 
 Nas soluções o disperso chama-se soluto e dispergente será denominado de solvente.
Exemplo: Na mistura de água e açúcar o soluto é o açúcar e o solvente a água.
 
COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (Cs)
 É a quantidade máxima de uma substância capaz de se dissolver em uma quantidade fixa de solvente, sob certas condições de temperatura e pressão.
 
 
 Quando na solução temos uma quantidade de soluto menor que o máximo permitido pelo coeficiente de solubilidade a solução será classificada como solução insaturada (frasco 1). 
 
 Se a quantidade for igual ao máximo permitido pelo coeficiente de solubilidade ela será denominada solução saturada (frasco 2) e, se tivermos mais que o permitido pelo coeficiente de solubilidade a solução será supersaturada.
 
 
CURVAS DE SOLUBILIDADE
 Analisando um gráfico de solubilidade podemos destacar três regiões.
 
 A temperatura e a pressão têm influência na solubilidade de um sólido e de um gás em um líquido. 
 Quando a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura, teremos uma solubilidade endotérmica.
 
 
 Quando a solubilidade diminui com o aumento da temperatura, teremos uma solubilidade exotérmica.
 
 Algumas solubilidades têm irregularidades, apresentando pontos de inflexão.
 
CONCENTRAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO
 Chamamos de concentração de uma solução a toda forma de expressar a proporção existente entre as quantidades de soluto e solvente ou, então, as quantidades de soluto e solução.
 
 No estudo das soluções usaremos a seguinte convenção:
 Índice 1, para quantidades relativas ao soluto.
 Índice 2, para quantidades relativas ao solvente.
 Sem índice, para quantidades relativas à solução.
 
CONCENTRAÇÃO COMUM (C)
 É o quociente entre a massa do soluto (m1), em gramas, e o volume da solução (V), em litros.
Unidade:g / L
Indica a quantidade de soluto em cada litro de solução.
 
DENSIDADE (d)
 É o quociente entre a massa e o volume
de um corpo.
 
PORCENTAGEM EM MASSA
 Exprime a quantidade proporcional de massa do soluto calculada sobre uma quantidade de cem partes de massa da solução, sendo que todas as massas devem estar na mesma unidade.
 
 Exemplo: 10,0 g de hidróxido de sódio (NaOH) dissolvidos em 70,0 g de água, se expressa por:
Massa do soluto = 10,0 g de NaOH
Massa do solvente = 70,0 g de H2O
Massa da solução = 80,0 g (total = 100%)
% de NaOH: 80,0 g de solução ------- 100%
 10,0 g de soluto ---------- x%
 x = 12,5% em massa de NaOH
 
PORCENTAGEM EM VOLUME
 Corresponde ao volume de qualquer um dos líquidos misturados em cem volumes de solução. Os volumes devem estar na mesma unidade.
 
 Exemplo: Para se preparar uma solução de etanol em água, cuja porcentagem final de etanol é 70,0% em volume, adiciona-se 70 mL de etanol a 30 mL de água:
Volume da solução = 100,0 mL ----- 100%
Volume de etanol = 70,0 mL --------- x
 x = 70,0% em volume de etanol.
 
PORCENTAGEM EM MASSA DE SOLUTO POR VOLUME DE SOLUÇÃO
 Exprime a massa de soluto dissolvida em relação ao volume solução.
 
 Exemplo: Preparar 1 litro (L) de solução aquosa com 10 g de cloreto de sódio (NaCl):
- Massa do soluto = 10,0 g de NaCl (pesar em balança analítica);
- Dissolver com um pouco de água, em béquer, e transferir para balão volumétrico de 1 L de capacidade.
- Acrescentar água até completar 1 L de solução.
A concentração da solução é : 10 g.L-1
 
CONCENTRAÇÃO MOLAR (M)
 É o quociente entre o número de moles do soluto (n1) e o volume da solução (V), em litros.
Unidade: mol.L-1, mol/L ou molar ( M )
Como n1 = m1 / MM, teremos:
onde:
m1 é a massa do soluto , em gramas.
MM é a massa molecular do soluto.
 
Exemplo: Preparar 100 mL de solução de NaOH 0,1 M.
Resolução: Solução 0,1 M de NaOH significa que em 1 L de solução está dissolvido 0,1 mol de NaOH. Portanto:
Determina-se a massa molecular (MM) do NaOH = 40 g.mol-1 . 
1 mol de NaOH -------- 40 g
0,1 mol de NaOH ------ x
x = 4 g/L.
 
4 g --------------- 1000 mL
x -------------- 100 mL
x = 0,4 g
- Massa do soluto = 0,4 g de NaOH (pesar em balança analítica);
- Dissolver com um pouco de água, em béquer, e transferir para balão volumétrico de 100 mL de capacidade.
- Acrescentar água até completar 100 mL de solução.
A concentração da solução é : 0,1 mol.L-1
ou 0,1 M de NaOH.
 
DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES
 É o processo que consiste em adicionar solvente puro a uma solução, com o objetivo de diminuir sua concentração.
 
 Como a massa do soluto não se altera,
teremos que:
 Levando em consideração que as concentrações das soluções estejam em outras unidades teríamos as seguintes expressões:
 
MISTURA DE SOLUÇÕES DE MESMO SOLUTO
 Podemos demonstrar que a concentração final está relacionada com as concentrações das soluções misturadas pelas expressões:
 
Propriedades Coligativas
1 – Pressão de vapor 
2 – Pressão de vapor e mudança de estado 
3- Tonoscopia
4- Crioscopia
5- Ebulioscopia
6 - Osmose e pressão osmótica
 
PROPRIEDADES COLIGATIVAS
 São propriedades que estão intimamente relacionadas com o número de partículas de um soluto dispersas em uma solução.
 Quando adiciona-se sal de cozinha, (NaCl) à água fervente nota-se que a fervura imediatamente para. Por quê?
 
 AUMENTO DE FORÇAS INTEMOLECULARES
Influência no comportamento da solução frente ao aquecimento, congelamento e quantidade de vapor do solvente produzido. 
 
Pressão de vapor 
 Pressão de vapor de um líquido A a uma dada temperatura é a pressão do vapor de A no equilíbrio líquido :
 (A)líquido  vapor (A), 
nessa temperatura. 
 
Fatores que não acarretam alteração na pressão de vapor de um líquido:
Volume da fase gasosa
 Volume da fase líquida
Fatores que acarretam alteração na pressão de vapor de um líquido:
Temperatura
 Natureza do líquido
 
Temperatura de Ebulição
Pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica
Pvapor
Patm
=
 Ebulição da água
 
Propriedades coligativas para solutos não-voláteis e de natureza molecular.
Tonoscopia: Estudo do abaixamento da pressão de vapor de um líquido. 
 
 Iguais quantidades em mols de diferentes solutos moleculares e não voláteis, dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, à mesma temperatura, causa o mesmo abaixamento na pressão de vapor do solvente.
 
Ebulioscopia: Estudo do aumento da temperatura de ebulição
 Iguais quantidades em mols de diferentes solutos moleculares e não voláteis, dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, à mesma temperatura, causa o mesmo aumento na temperatura de ebulição desse solvente na solução.
 
 O aumento da temperatura de ebulição provocado pela presença de um soluto não-volátil e molecular depende única e exclusivamente do número de partículas do soluto dissolvidas no solvente. 
 Quanto mais concentrada for a solução (maior quantidade de partículas do soluto), maior será a temperatura de ebulição.
 
Crioscopia: Abaixamento
da temperatura de congelamento 
 Iguais quantidades em mols de diferentes solutos moleculares e não voláteis, dissolvidos numa mesma quantidade de solvente, à mesma temperatura, causa o mesmo abaixamento na temperatura de congelamento desse solvente na solução.
 
O abaixamento da temperatura de congelamento depende do número de partículas 
 
Pressão Osmótica (  )
OSMOSE: fenômeno que permite a passagem do solvente do meio mais diluído para o meio mais concentrado.
 
Análise microscópica:
 
Interrompendo a osmose: PRESSÃO OSMÓTICA
 
Obtendo água pura a partir da água do mar: 
 osmose reversa
 
Sal de cozinha e osmose
 Qual a concentração adequada para administração do soro fisiológico a um paciente?
 Como se produz carne seca?
 
 Glóbulos rojos de la sangre
Disolución isotónica
(misma p que los
fluidos intracelulares
de los glóbulos)
Disolución hipotónica
(menor p)
(entra agua y puede causar
la ruptura: hemólisis)
Disoluc. hipertónica
(mayor p)
(sale agua: crenación)
Suero fisiológico
 
 Se o soluto é um não eletrólito: soluções com solutos diferentes, mas apresentando a mesma quantidade em mols para determinada quantidade de solvente (mesma molaridade), apresentam os mesmos efeitos coligativos.
Propriedades Coligativas para eletrólitos não-voláteis e de natureza iônica
 
 Se o soluto é um eletrólito (partículas do soluto são íons): soluções com solutos diferentes, mas apresentando a mesma quantidade em mols para determinada quantidade de solvente (mesma molaridade), podem não apresentar os mesmos efeitos coligativos.
Propriedades Coligativas para eletrólitos não-voláteis e de natureza iônica
 
1 C6H12O6(s) 1C6H12O6(s) 
H2O
1 mol de glicose
1 mol de partículas dissolvidas
1NaCl(s) 1Na+ + 1Cl-
H2O
1 mol de NaCl
2 mols de partículas dissolvidas
1CaCl2(s) 1Ca2+ + 2Cl-
H2O
1 mol de CaCl2
3 mols de partículas dissolvidas
“ Aplica à disciplina o teu coração, e os teus ouvidos às palavras do conhecimento. ” 
 ( Prov. 23: 12 ).
OBRIGADO! 
 
carlosjorden@yahoo.com.br
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