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Química de Soluções Química de Soluções
Solução
Dispersão Coloidal
Suspensão
Importância das soluções
Propriedades da água
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PREPARO DE SOLUÇÕES
“Solução é toda mistura homogênea de duas ou mais substâncias.”
Preparo de soluções Preparo de soluções
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Importância das soluções Importância das soluções
As reações químicas ocorrem predominantemente em soluções.
A grande maioria dos processos biológicos ocorrem em meio aquoso.
Solução = soluto + solvente
• : compostos moleculares e iônicos.
• : componente que ocorre em maior proporção no sistema
Soluto
Solvente
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Soluções naturais: Ciclo de nutrientes
Importância das soluções Importância das soluções
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Soluções preparadas: Soluções de laboratório Soluções preparadas: Soluções de laboratório
Importância das soluções Importância das soluções
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Classificação das soluções Classificação das soluções
Natureza do soluto
Natureza do estado físico
Proporção entre quantidade de soluto e solvente
moleculares , iônicos
sólido, líquido e gasoso
diluída, concentrada , insaturada, saturada e supersaturada
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Dissociação de compostos iônicos Dissociação de compostos iônicos
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Dissociação de compostos iônicos Dissociação de compostos iônicos
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Dissociação x Dissolução Dissociação x Dissolução
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DISSOLUÇÃO DE COMPOSTOS MOLECULARES
A dissolução requer energia para rompimento das pontes de hidrogênio entre moléculas de água e das forças de coesão entre as moléculas de glicose.
Essa energia é compensada pela energia liberada na formação de ligações entre moléculas de sacarose e água.
Glicose solúvel em água
Dissolução de compostos molecularesDissolução de compostos moleculares
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Solubilidade em água 20⁰C1970 g L-1
Solubilidade em água 20⁰C111 g L-1
Dissolução de compostos molecularesDissolução de compostos moleculares
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Propriedades da água Propriedades da água
Por que a água é polar??
Por que a água é polar??
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• 1916 – G.N. Lewis e W. Kössel – Propuseram que as ligações
químicas eram de dois tipos:
• Ligação Iônica – formada pela transferência de um ou mais
elétrons de um átomo para outro para criar íons.
• Ligação Covalente – Uma ligação que resulta do
compartilhamento dos elétrons.
Ligações QuímicasLigações Químicas
REGRA DO OCTETO
REGRA DO OCTETO
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Nível Camada Nº máximo de elétronsSubníveis conhecidos
1º K 2 1s2º L 8 2s e 2p3º M 18 3s, 3p e 3d4º N 32 4s, 4p, 4d e 4f5º O 32 5s, 5p, 5d e 5f6º P 18 6s, 6p e 6d7º Q 2 (alguns autores admitem até 8) 7s 7p
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1s2s3s4s5s6s7s
2p3p4p5p6p7p
3d4d5d6d
4f5f
s 2e-
p 6e-
d 10e-
f 14e-
Distribuição dos elétronsDistribuição dos elétrons
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1) Princípio da construção: os e- devem ocupar os orbitais de menor
energia
2) Princípio de exclusão de Pauli: No máximo 2 e- por orbital, com spins
emparelhados
3) Regra de Hund: Em orbitais de mesma energia (p, d e f). Adicionamos
um e- a cada orbital até que cada um seja completado.
Aufbau – Pauli - Hund
Distribuição dos elétronsDistribuição dos elétrons
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Teoria do Orbital Atômico Teoria do Orbital Atômico
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y
x
z
Representação do Núcleo do elemento
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y
x
z
Orbital 1S
H: 1s1 He: 1s2
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y
x
z
Orbital 2S
Li: 1s2 2s1 Be: 1s2 2s2
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y
x
z
Orbital 2P
B: 1s2 2s2 2p1 C: 1s2 2s2 2p2 N: 1s2 2s2 2p3
O: 1s2 2s2 2p4 F: 1s2 2s2 2p5 Ne: 1s2 2s2 2p6
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y
x
z
Orbital 3s
Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2
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Teoria do Orbital Molecular Teoria do Orbital Molecular
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s
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H He
Li Be
H2
Li2
1s1 1s2
1s2 2s1 1s2 2s2
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F: 1s2 2s2 2p5
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HF
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F2
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C: 1s2 2s2 2p2
Carbono - 4 ligações???
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Hibridização sp 3 Hibridização sp 3
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C: 1s2 2sp34
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O: 1s2 2sp36
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H He
2.2 0
Li Be B C N O F Ne
0.98 1.57 2.04 2.55 3.04 3.44 3.98 0
Na Mg Al Si P S Cl Ar
0.93 1.31 1.61 1.9 2.19 2.58 3.16 0
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
0.82 1 1.36 1.54 1.63 1.66 1.55 1.9 1.88 1.91 1.95 1.65 1.81 2.01 2.18 2.55 2.96 3
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
0.82 0.95 1.22 1.33 1.6 2.24 1.9 2.2 2.28 2.2 1.93 1.69 1.78 1.88 2.05 2.1 2.66 2.6
Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
0.79 0.89 1.3 1.5 2.36 1.9 2.2 2.2 2.28 2.54 2 1.83 2.1 2.02 2 2.2 0
Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
0.7 0.9 - - - - - - - - - - - - - - -
La
Ac
Eletronegatividade dos elementosEletronegatividade dos elementos
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H
H
H
2,55
2,2
2,2
2,2
2,2H
Momento de dipolo (): Nulo
Ligações Covalentes ApolaresLigações Covalentes Apolares
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H
H
H
Cl
2,55
2,2
2,2
2,23,16
-+
Ligações Covalentes PolaresLigações Covalentes Polares
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O: 1s2 2s2 2p4hibridização
SP3
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Ligações QuímicasLigações Químicas
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Soluções AquosasSoluções Aquosas
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Um dos axiomas dos alquimistas, corpora non agunt nisi soluta, se traduz por as substâncias não interagem entre si senão em solução.
Uma solução é um sistema homogêneo (única fase), constituído por duas ou mais substâncias, sendo o componente majoritário
denominado solvente. Ele atua como um meio para os componentes minoritários denominados solutos.
SoluçãoSolução
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Concentração = Quantidade de solutoQuantidade de solução
Concentração das soluçõesConcentração das soluções
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Exemplo: Quando 20g de Na2SO4 (142 g mol-1) são dissolvidos
em 2 L de água.
Concentração = = 10 g L-120 g2 L
= 0,0704 mol L-1 10 g1 L
1 mol142 g
×
Solução 0,0704 mol L-1 Na2SO4
Solução 0,0704 mol L-1 SO42-
Solução 0,1408 mol L-1 Na+
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Osmolaridade é definida como a concentração expressa em mol L-1 de todas as partículas presentes em solução, sejam íons ou moléculas. A osmolaridade independe da natureza
química dos solutos.
OsmolaridadeOsmolaridade
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• solução 0,1 mol L-1 de glicose tem osmolaridade de 0,1 mol L-1
• solução 0,3 mol L-1 KCl tem osmolaridade de 0,6 mol L-1 (0,6 OsM) porque KCl se dissocia em 0,3 mol L-1 K+ e 0,3 mol L-1 Cl-
Exemplos de OsmolaridadeExemplos de Osmolaridade
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∏ = icRT
i é o fator de Vant Hoff e c a concentração molar do soluto. A osmolaridade k corresponde ao produto c. i de modo que:
∏ = kRT
Exemplo na fórmula da pressão osmóticaExemplo na fórmula da pressão osmótica
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• Isosmótica: concentrações iguais
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
• Hiperosmótica: concentração do soluto no meio A é maior que no meio B
• Hiposmótica: concentração do soluto no meio A é menor que no meio B
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Conceito de pressão osmótica se aplica a soluções separadas por membrana impermeável a solutos, mas permeável às moléculas de solvente.
Duas soluções de mesma osmolaridade são isosmóticas e, quando separadas por membrana rigorosamente impermeável a solutos, não haverá fluxo de
solvente de um lado para outro.
Caso uma solução tenha osmolaridade maior que outra, a água fluirá em direção ao compartimento de maior osmolaridade, pois esta será
hiperosmótica em relação outra.
Pressão Osmótica X TonicidadePressão Osmótica X Tonicidade
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Sacarose0,5 mol L-1
Sacarose1,0 mol L-1
Ureia0,5 mol L-1
T 0s - início
Situação IsosmóticaNão há fluxo de água
Situação A é Hipotônica em relação a BHá fluxo de água
Sacarose0,5 mol L-1
Sacarose1,0 mol L-1
Ureia0,25 mol L-1
Ureia0,25 mol L-1
T ?s - equilíbrio
Pressão Osmótica X TonicidadePressão Osmótica X Tonicidade
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Sacarose0,5 mol L-1
Sacarose0,5 mol L-1
Ureia0,5 mol L-1
T 0s - início
Sacarose0,5 mol L-1
Sacarose0,5 mol L-1
Ureia0,25 mol L-1
Ureia0,25 mol L-1
T ?s - equilíbrio
Situação HiperosmóticaHá fluxo da ureia
A solução é isotônicaNão há fluxo de água
Pressão Osmótica X TonicidadePressão Osmótica X Tonicidade
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• Isotônica : volume de água iguais
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
• Hipotônica : volume de água no meio A é menor que no meio B
• Hipertônica : volume de água no meio A é maior que no meio B
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• Os fluídos biológicos tem osmolalidade em torno de 300 mmol L-1
• A parede celular não é permeável a íons Na+ e Cl-
• Uma solução de 150 mmol L-1 de NaCl é isosmótica e isotônica.
AplicaçõesAplicações
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Exercícios sobre SoluçõesExercícios sobre Soluções
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Preparo de soluçõesPreparo de soluções
NaCl
Balão VolumétricoProvetaBeckerSal
H2O
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Ex.1 - Calcule a concentração em mol/ dm3 = mol dm-3 (M) das seguintes soluções:
a) 106 g de Na2CO3 em 1 dm3 de solução aquosa (MM Na2CO3= 106 g/ mol)
b) 15 g de Na2CO3 em 250 cm3 de solução aquosa (1 dm3 = 1000 cm3)
c) Uma lata de cerveja de 350 cm3 contendo 5% (m/v) de etanol, C2H5OH
(MM= 46g).
d) Duas lata de cerveja de 350 cm3 contendo 5% (m/v) de etanol, C2H5OH
(MM= 46g).
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Ex.2 - Calcule a massa de soluto das seguintes soluções:
a) O teor de sal (g) presente em 1 dm3 de uma solução de NaCl a 2,5 mol dm-3 (MM= 58, 5 g/mol)
b) O teor de sal (em g) presente em 100 cm3 de uma solução salina de 100 cm-3 de NaCl a 2,5 mol dm-3. (MM= 58, 5 g/mol)
c) Quantos gramas de açúcar, C12H22O11, são necessários para fazer 250 cm3
de uma solução 0, 01 mol dm-3.
d) Quantos gramas de álcool etílico ( MM= 46 g/ mol) um indivíduo está ingerindo se ele beber quatro cálices de 150 cm3 de cada vinho com concentração de 2,17 mols dm-3.
e) 2,5g de Na2SO4 a 2 mol dm-3 ( MM= 142 g/ mol).
f) Dispõe- se de uma solução padrão de NaOH 4 M ( MM= 40 g/ mol). Quanto de uma solução deve ser tomada para se obter 17g de NaOH?
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Classificação das soluçõesClassificação das soluções
a) 106 g de Na2CO3 em 1 dm3 de solução aquosa (MM Na2CO3= 106 g/ mol)
1 mol ------------ 106 g de Na2CO3
x ------------ 106 g
x= 1 mol
1 mol ------------ 1 dm3
1 mol ------------ x
x= 1 mol dm3 Na2CO3
Ex.1 - Calcule a concentração em mol/ dm3 = mol dm-3 (M) das seguintes soluções:
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Classificação das soluçõesClassificação das soluções
b) 15 g de Na2CO3 em 250 cm3 de solução aquosa (1 dm3 = 1000 cm3)
1 mol ------------ 106 g de Na2CO3
x ------------ 15 g
x= 0,1415 mol
1 dm3 ------------ 1000 cm3
x ------------ 250 cm3
x= 0,25 dm3
C= 0,1415 mol = 0, 566 mol dm-3
0,25 dm3
Ex.1 - Calcule a concentração em mol/ dm3 = mol dm-3 (M) das seguintes soluções:
![Page 92: Química de Soluções - edisciplinas.usp.br](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012420/61753dbbd759514f7904e546/html5/thumbnails/92.jpg)
Ex.1 - Calcule a concentração em mol/ dm3 = mol dm-3 (M) das seguintes soluções:
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
c) Uma lata de cerveja de 350 cm3 contendo 5% (m/v) de etanol, C2H5OH
(MM= 46g).
1 mol ------------ 46 g de C2H5OH
x ------------ 17,5 g
x= 0,3804 mol
1 dm3 ------------ 1000 cm3
x ------------ 350 cm3
x= 0,35 dm3
C= 0,3804 mol = 1, 09 mol dm-3
0,35 dm3
5 g ------------ 100 cm3
x ------------ 350 cm3
x= 17g de etanol
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Ex.1 - Calcule a concentração em mol/ dm3 = mol dm-3 (M) das seguintes soluções:
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
d) Duas lata de cerveja de 350 cm3 contendo 5% (m/v) de etanol, C2H5OH
(MM= 46g).
1 mol ------------ 46 g de C2H5OH
x ------------ 35 g
x= 0,7609 mol
1 dm3 ------------ 1000 cm3
x ------------ 700 cm3
x= 0,7 dm3
C= 0,7609 mol = 1, 09 mol dm-3
0,7 dm3
5 g ------------ 100 cm3
x ------------ 700 cm3
x= 35 g de etanol
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Ex.2 - Calcule a massa de soluto das seguintes soluções:
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
a) O teor de sal (g) presente em 1 dm3 de uma solução de NaCl a 2,5 mol dm-3 (MM= 58, 5 g/mol)
1 mol ------------ 58 g de NaCl
2,5 mol ------------ x
x= 146, 25 g NaCl
2,5 mol ------------ 1 dm3
x ------------ 1 dm3
x= 2,5 mol
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Ex.2 - Calcule a massa de soluto das seguintes soluções:
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
b) O teor de sal (em g) presente em 100 cm3 de uma solução salina de 100 cm-3 de NaCl a 2,5 mol dm-3. (MM= 58, 5 g/mol)
1 mol ------------ 58 g de NaCl
0,25 mol ------------ x
x= 14,625 g NaCl
2,5 mol ------------ 1 dm3
x ------------ 0,1 dm3
x= 0,25 mol
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Ex.2 - Calcule a massa de soluto das seguintes soluções:
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
c) Quantos gramas de açúcar, C12H22O11, são necessários para fazer 250 cm3
de uma solução 0, 01 mol dm-3.
0,01 mol ------------ 1 dm3
x ------------ 0,25 dm3
x= 0,0025 mol
1 dm3 ------------ 1000 cm3
x ------------ 250 cm3
x= 0,25 dm3
0,0025 mol ------------ x
1mol ------------ 342 g
x= 0,855g de sacarose
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Ex.2 - Calcule a massa de soluto das seguintes soluções:
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
d) Quantos gramas de álcool etílico ( MM= 46 g/ mol) um indivíduo está ingerindo se ele beber quatro cálices de 150 cm3 de cada vinho com concentração de 2,17 mols dm-3.
600 cm3 = 0,6 dm3
2, 17 mol ------------ 1 dm3
x ------------ 0,6 dm3
x= 1, 302 mol
1,302 mol ------------ x
1mol ------------ 46 g
x= 59, 89 g de álcool
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volume dm3 = nº mol =
C
Ex.2 - Calcule o volume de solução necessária para fornecer:
Classificação das soluçõesClassificação das soluções
e) 2,5g de Na2SO4 a 2 mol dm-3 ( MM= 142 g/ mol).
C = nº mol =
volume dm3
0,0176 mol =
2 mol/ dm3
Volume = 0,0088 dm3 = 8,8 cm3
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Classificação das soluçõesClassificação das soluções
f) Dispõe- se de uma solução padrão de NaOH 4 M ( MM= 40 g/ mol). Quanto de uma solução deve ser tomada para se obter 17g de NaOH?
40,0 g ------------ 1 mol x ------------ 4 mol
x= 160g por Litro 160 g ------------ 1000 mL
17g ------------ x
x= 106, 25 mL = cm3
Ex.2 - Calcule o volume de solução necessária para fornecer: