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Capitulo 13 – Propriedades Capitulo 13 – Propriedades das soluçõesdas soluções
Alunos: Alexandre Peixoto Landim - 15753
Thiago Arantes Nogueira – 15785
Engenharia de Controle e Automação
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IntroduçãoO processo de dissoluçãoSoluções saturadas e solubilidadeFatores que afetam a solubilidadeFormas de expressar a concentraçãoPropriedades coligativasColóides
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IntroduçãoIntrodução
As misturas estão presentes no nosso dia-a-dia
Algumas destas misturas são homogêneas: são as soluções
Exemplos: ar (diversos gases), latão (zinco e cobre)
As soluções podem ser gasosas, líquidas ou sólidas
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Componentes de uma solução: solutos e solvente
Solvente: componente presente em maior quantidade (mol)
Soluto: demais componentes da solução
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1. O processo de dissolução1. O processo de dissolução
Uma solução é formada quando uma substância se dispersa uniformemente em outra
As forças que atuam entre as partículas de um soluto e as do solvente são as mesmas que atuam nas moléculas de líquidos e sólidos
Interação entre soluto e solvente: Solvatação Quando o solvente é a água: Hidratação
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Variações de energia na Variações de energia na solubilizaçãosolubilização
ΔHsol = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3
ΔH1 = separação das moléculas do soluto (ΔH1 > 0 => processo endotérmico)
ΔH2 = separação das moléculas do solvente (ΔH2 > 0 => processo endotérmico)
ΔH3 = formação das interações soluto-solvente (ΔH3 < 0 => processo exotérmico)
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A formação de uma solução pode ser endotérmica ou exotérmica
Exemplos:
- Exotérmica: NaOH em água => ΔH = -44,48 kJ/mol
- Endotérmica: NH4NO3 (nitrato de amônio) em água => ΔH = 26,4 kJ/mol
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Não haverá solução se ΔHsol for muito positiva
Exemplo: NaCl em gasolinaLíquidos polares não se solubilizam com
líquidos apolaresExemplo: H2O e C8H8
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Solubilização, espontaneidade, Solubilização, espontaneidade, energia e desordemenergia e desordem
Duas substâncias apolares se solubilizam uma na outra em quaisquer proporções, por forças de dispersão de London
Variação da energia: pequena ou nulaProcesso espontâneo: sem o dispêndio de
energia externa ao sistemaFatores envolvidos: energia e desordem
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Os processos que envolvem a diminuição da energia de um sistema tendem a ser espontâneos e, conseqüentemente, exotérmicos
Porém existem processos espontâneos endotérmicos
Exemplo: NH4NO3 em água, CCl4 e C6H14
Isso ocorre devido ao aumento da desordem do sistema
Diferenciar processos físicos de processos químicos
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2. Soluções saturadas e 2. Soluções saturadas e solubilidadesolubilidade
A cristalização ocorre devido às colisões que fazem com que as partículas dissolvidas do soluto se religuem ao sólido.
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As soluções podem ser saturadas, insaturadas e supersaturadas
Solução saturada: é quando a solução está em equilíbrio com o soluto não dissolvido
Solução insaturada: é quando tem menos soluto do que o necessário para formar uma solução saturada
Solução supersaturada: é quando tem mais soluto do que o necessário para formar uma solução saturada
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A temperatura altera o grau de solubilidade Solubilidade é a quantidade de soluto necessária
para formar uma solução saturada em certa quantidade de solvente, numa dada temperatura
Exemplo:
Se 35,7 gramas por 100 mL a 0°C é a solubilidade no NaCl em água, acima desse valor a solução será saturada e abaixo será insaturada
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3. Fatores que afetam a 3. Fatores que afetam a solubilidadesolubilidade
Interações soluto-solventeTemperaturaPressão
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Interações soluto-solventeInterações soluto-solventeA solubilidade de gases em água aumenta
como aumento da massa molecular do soluto
Líquidos polares tendem a ser solúveis em solventes polares
Pares de líquidos que se solubilizam em quaisquer proporções: líquidos miscíveis
Pares parcialmente solúveis: imiscíveis
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Ligações de hidrogênio entre soluto e solvente podem levar a altas solubilidades
O número de átomos de carbono na cadeia do álcool afeta a solubilidade
“Semelhante dissolve semelhante”
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Efeito da pressãoEfeito da pressãoA solubilidade de um gás em qualquer
solvente aumenta com o aumento da pressão
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A solubilidade dos sólidos e líquidos não é afetada sensivelmente
Lei de Henry: Cg = kPg
Cg = solubilidade do gás na solução (mol/L)
Pg = pressão parcial do gás sobre a solução
k = constante de Henry
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Efeito da TemperaturaEfeito da Temperatura
A solubilidade da maioria dos sólidos em água aumenta com o aumento da temperatura
A solubilidade dos gases na água diminui com o aumento da temperatura
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4. Formas de expressar a 4. Formas de expressar a concentraçãoconcentração
Existem várias formas de se expressar a concentração, entre elas :
Porcentagem em massaFração em quantidade de matériaConcentração em quantidade de matériaConcentração em mol/kg
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Porcentagem em massaPorcentagem em massa
Assim uma solução 36% de HCl em massa, contém 36 g de HCl para cada 100 g de solução.
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Exemplo: 1 mol de HCl e 8 mols de água equivalem a 0,111 de quantidade de HCl
Exemplo: 0,5 mol em 0,250 L de solução resulta em uma concentração de 2 mol/L
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Exemplo: 0,2 mol de NaOH e 0,5 kg de água resulta uma solução de 0,4 mol/kg
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5. Propriedades Coligativas5. Propriedades Coligativas
As soluções apresentam algumas propriedades significativamente diferentes das propriedades do solvente puro
Propriedades coligativas são aquelas que dependem da quantidade do soluto, mas não de sua espécie química
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Abaixamento tonoscópicoAbaixamento tonoscópico
A pressão de vapor de um líquido é resultado de equilíbrio dinâmico
A adição de um soluto não-volátil diminui a taxa de evaporação das moléculas sem alterar a taxa de retorno
Assim o equilíbrio se desloca e a pressão de vapor sobre a solução diminui
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O abaixamento da pressão de vapor é proporcional à concentração da solução: se esta for duplicada, o abaixamento da pressão de vapor também será
A redução da pressão de vapor é proporcional à concentração das partículas do soluto, sejam elas neutras ou carregadas
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Lei de RaoultLei de Raoult
Expressa quantitativamente a pressão de vapor de soluções de solutos não-voláteis
P = xA Pº
P = pressão de vapor da soluçãoxA = fração em mol do soluto
Pº = pressão de vapor do solvente puro
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Solução ideal: cumpre a lei de RaoultAs soluções reais têm comportamento
aproximado do ideal quando:
- a concentração dos solutos é pequena
- solutos e solvente têm moléculas com tamanhos semelhantes e estão sujeitas a
forças intermoleculares semelhantes
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Elevação ebulioscópicaElevação ebulioscópica
A pressão de vapor do solvente na solução é mais baixa do que a pressão do solvente puro, refletindo no ponto de ebulição
ΔTe = Ke Ml
Ke = constante ebulioscópica (ligada ao solvente)
Ml = concentração em mol/kg
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Abaixamento crioscópicoAbaixamento crioscópico
Abaixamento da temperatura de congelaçãoΔTc = Kc Ml
Kc = constante crioscópica (ligada ao solvente)
Ml = concentração em mol/kg
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Elevação osmóticaElevação osmótica
Movimento de solvente da menos concentrada para a mais concentrada
A pressão osmótica (π) é a pressão necessária para prevenir a osmose e é dada pela expressão:
Diferença entre meio hiper e hipotônico
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6. Colóides6. Colóides
Colóides são partículas dispersas maiores que moléculas, mas não são tão grandes para que os componentes da mistura separem-se pela gravidade
Como as soluções, os colóides podem ser gases, líquidos ou sólidos
Variam em diâmetro de 10 a 2000 Å
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O efeito Tyndall é o desvio da luz provocado pelas partículas coloidais
Exemplos: leite, chantilly, manteiga e tinta
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Os colóides mais importantes são os quais o meio dispersante é a água
Eles podem ser hidrofílicos (interagem com a água) ou hidrofóbicos (não sofrem interação com a água)
Os colóides hidrofóbicos podem ser estabilizados pela adsorção (aderência à superfície) ou pela presença de um grupo hidrofílico.
Métodos para a remoção das partículas coloidais:
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Estabilização de uma emulsão de óleo em água por íons estearato
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Referência bibliográficaReferência bibliográfica
Química: A Ciência Central 9ª edição
Brown, LeMay, Bursten