1 atividade - udesc · z = carga dos íons b = parâmetro empírico proporcional ... solvente....
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Atividade1
“A atividade é uma espécie de “concentração efetiva”. Para entender o que é uma concentração efetiva, podemos raciocinar do seguinte modo:As interações entre as moléculas em uma mistura fazem com que suas propriedades sejam semelhantes a uma mistura ideal, mas de uma concentração diferente. O mistura ideal, mas de uma concentração diferente. O sistema por assim dizer “sente” uma concentração efetiva que não é necessariamente igual à concentração real. A razão entre a concentração real (ativa) e a prevista no preparo de uma solução é o coeficiente de atividade γ.”
Fonte: Netz e Ortega, 2002.
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Atividade2
Preparado no laboratório
Concentração ativa (atividade)
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3 A = H2OB = BaSO4
C = CH3COOHConstantes termodinâmicas,em concentrações muito reduzidas de eletrólitos:
K = [H O+][OH-]
Efeito da força iônica nas constantes de equilíbrio
Kw = [H3O+][OH-]
Kps= [Ba2+][SO42-]
Ka = [H3O+][CH3COO-]
[CH3COOH]
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4
Efeito da força iônica nas solubilidade
Quanto maior a carga do íon, maior a solubilidade do composto em forças iônicas maiores
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Atividade em soluções eletrolíticas5
“Há grande desvio da idealidade devido às fortes atrações eletrostáticas entre cátions e ânions.Portanto, o cálculo de a e γ se tornam muito importantes, pois representam as “correções” das propriedades das soluções não ideais”.soluções não ideais”.
Constantes termodinâmicasna presença de eletrólitos:
Kw = aH3O+.aOH-
Kps= aBa2+.aSO42-
aX=[X].γX
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6 Aumento da concentração
γ → 0 maiores
desvios da idealidade
Diminuição da atividade do íon
Soluções contendo íons em maiores concentrações têm efeito colômbicos
maiores devido a proximidade dos íons, diminuindo a atividade.
A força de um íon em desviar a solução da idealidade está associada a sua carga e quantidade de íons liberados
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O que ocorre seM 2+
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• A dissociação de um eletrólito é um processo reversível, isto é, os íons liberados se unem novamente para formar o sal novamente, gerando um equilíbrio entre as espécies químicas não dissociadas e os íons dissociados (solvatados pela água).
•Ao se diluir a solução, o equilíbrio se desloca no sentido de dissociação dos íons. Somente em diluições infinitas o eletrólito estará completamente dissociado.
Teoria da Interação iônica
Somente em diluições infinitas o eletrólito estará completamente dissociado.
•Cada íon é envolvido por uma atmosfera iônica de carga oposta sob a forma de uma nuvem iônica. No entanto, com o aumento da carga do íon, mais moléculas de água são necessárias para rodear o íon, criando a atmosfera iônica, desviando a solução da idealidade, diminuindo o coeficiente de atividade!
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9Desvio da Lei Limite de Debye-Hückel em forças iônicas elevadas
Eis que surgem Debye Hückel ......
-log γ = 0,51 Z2 I1/2
1 + 3,3 B I1/2
I = Força iônicaZ = carga dos íonsB = parâmetro empírico proporcional ao raio do íon hidratado
1 + 3,3 B I1/2
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11Mas...nem tudo é perfeito!
Coeficientes de atividade maiores que 1 são possíveis!
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• O aumento de γ do eletrólito em molalidades mais elevadas pode ser devido à hidratação dos íons que reduz a quantidade de moléculas de água livres, reduzindo a concentração de solvente.
Concentração molar do soluto maior quea prevista (fração molar) em função daredução da disponibilidade de solvente.
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Por exemplo, evidência experimental para o NaCl:Na+ hidratado por 4 moléculas de H2OCl- hidratado por 2 moléculas de H2ONaCl carrega 6 moléculas de H2O em solução
Por exemplo, evidência experimental para o NaCl:Na+ hidratado por 4 moléculas de H2OCl- hidratado por 2 moléculas de H2ONaCl carrega 6 moléculas de H2O em solução
1Kg de H2O tem 55,5 mol de moléculas de água.Efeito de 1Kg de H2O tem 55,5 mol de moléculas de água.Em solução NaCl 0,1 mol/Kg, há 55,5 - 6(0,1) = 54,9 mols de água livre/Kg de solvente.
Efeito de hidratação
leve
Em solução NaCl 3 mol/Kg, há 55,5 - 6(3) = 37 mols de água livre/Kg de solvente. Boa parte das moléculas de água estão comprometidas no ambiente em torno dos íons, reduzindo a quantidade de solvente, elevando o efeito da concentração ativa do NaCl.
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Indo mais além.....Emparelhamento de íons existe.
14
MgSO4 0,001 mol/Kg está 10% associado a 25oC.
CuSO4 0,01 mol/Kg está 35 % associado0,10 mol/Kg está 57% associado
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Onde queremos chegar??15
Concentração molar
Calculo, portanto controlo!
Definido pela equações anteriores
G/n
espontaneidade
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Onde queremos chegar??
Para solução ideal Máxima desorganização da mistura
∆Hmist= 0∆Vmist= 0
Mínima Energia Livre de Gibbs
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Onde queremos chegar??
1 fase
Energia Livre de Gibbs >zeroMistura heterogênea
Energia Livre de Gibbs <zeroMistura homogênea
2 fases
1 fase
2 fases
A energia Livre de Gibbs ou Potencial Químico (G/n) definem as regiões dos diagramas de fases!
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Onde queremos chegar??