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SOLUÇÕES
Soluções:
São misturas homogêneas (1 fase) de duas ou mais substâncias dispersas
como moléculas, átomos ou íons.
O solvente é o componente da solução que é visualizado como o
dissolvente de outra(s) substância(s), o(s) soluto(s).
De modo geral, o solvente é a substância que está presente em maior
proporção na solução.
Em soluções aquosas, a água é sempre o solvente, mesmo quando em
menor proporção.
Ex.: H2SO4 conc. 96% H2SO4 (soluto) + 4% H2O (solvente)
* Soluções concentradas: são aquelas que contém uma quantidade
relativamente grande de soluto dissolvido no solvente.
* Soluções diluídas: são aquelas que contém uma quantidade relativamente
pequena de soluto dissolvida no solvente.
96% H2SO4 + 4% H2O
20% H2SO4 + 80% H2O concentrado e diluído são termos relativos
5% H2SO4 + 95% H2O
* Solução saturada: é aquela que contém tanto soluto dissolvido quanto o
solvente pode dissolver.
Ex.: 35,7 g NaCl/100 mL H2O (0oC)
* Solução insaturada: é aquela que contém menos soluto dissolvido do que
ela pode conter.
Ex.: 21,3 g NaCl/100 mL H2O (0oC)
Solubilidade do soluto: é a quantidade de soluto necessária para preparar
uma solução saturada em uma dada quantidade de solvente. A solubilidade
depende da temperatura.
Ex.: 35,7 g NaCl/100 mL H2O (0oC)
39,1 g NaCl/100 mL H2O (100oC)
* Solução supersaturada: é aquela que contém mais soluto do que o
necessário para a saturação. É instável.
Ex.: 119 g CH3COONa/100 mL H2O
Se aumentar a temperatura, é possível dissolver mais acetato de sódio.
Quando a solução for resfriada, o excesso do soluto ainda permanece em
solução. Porém, qualquer perturbação desencadeia a precipitação do
excesso de soluto.
Dissolução: soluto + solvente solução
TIPOS DE SOLUÇÕES:
PROCESSO DE DISSOLUÇÃO EM SOLUÇÕES LÍQUIDAS (HDISS):
Há três processos envolvidos:
1) A separação das moléculas do soluto (H1):
H1 > 0 ( endotérmico)
2) A separação das moléculas do solvente (H2):
H2 > 0 (endotérmico)
3) Formação das interações soluto-solvente (H3):
H3 < 0 (exotérmico)
O processo de dissolução em soluções líquidas:
Hdiss = H1 + H2 + H3
•Hdiss pode ser positivo:H3 < (H1 + H2)
Ex.: NH4NO3 em água: Hdiss = + 26,4 kJ/mol
• Hdiss pode ser negativo:H3 > (H1 + H2)
Ex.: NaOH em água: Hdiss = - 44,5 kJ/mol
Se Hdiss for muito endotérmico, não haverá dissolução.
O processo de dissolução depende das interações intermoleculares.
Dissolução de líquidos em líquidos:
Está baseada na miscibilidade do soluto no solvente, ou seja, na
capacidade do soluto ocupar posições do solvente na solução.
Ex. 1: C6H6 em CCl4 (Forças de London - fracas) Miscíveis
Ex. 2: C2H5OH em H2O (Ligações de hidrogênio - fortes) Miscíveis
Ex. 3: C6H6 em H2O Imiscíveis
Líquidos miscíveis: misturam-se em qualquer proporção
Líquidos imiscíveis : não se misturam
“ Semelhante dissolve semelhante”
Dissolução de sólidos em líquidos:
Está baseada na remoção dos íons ou moléculas do sólido pelo solvente.
Ex. 1: I2 (sólido) em CCl4 (Forças de London)
Ex. 2: NaCl em H2O (Forças íon-dipolo)
Dissolução de gases em líquidos:
A solubilidade de um gás em um líquido é uma função da pressão do gás.
Quanto maior for a pressão, maior a solubilidade.
Ex. : CO2 dissolvido em água (água mineral) Gases dissolvidos no sangue (mergulhadores)
EFEITO DA TEMPERATURA NA SOLUBILIDADE:
* A solubilidade de um sólido em um líquido geralmente aumenta com a
temperatura.
Exceção: Ce2(SO4)3
* A solubilidade de um gás em um líquido diminui com a temperatura.
Quando os lagos se aquecem muito, o CO2 e o O2 tornam-se menos solúveis e ficam indisponíveis para as plantas ou animais.
FORMAS DE EXPRESSAR A CONCENTRAÇÃO:
* Concentração mássica (pondero-volumétrica):
C = massa de soluto (g) volume de solução (L)
ppm = massa de soluto (mg) volume de solução (L)
ppb = massa de soluto (g) volume de solução (L)
ppt = massa de soluto (ng) volume de solução (L)
* Concentração molar (molaridade):
M = no mols (mol) volume de solução (L)
no mols = m (g) (mol) massa molar (g.mol-1)
* Molalidade: no mols de soluto (mol) massa de solvente (kg)
* Fração mássica:WA = mA (adimensional)
mA + mB + ...
* Percentagem mássica:%WA = WA . 100 (%)
* Fração molar:XA = nA (adimensional)
nA + nB + ...
* Percentagem molar:%XA = XA .100 (%)
* Fração volumétrica:VA = vA (adimensional)
vA + vB + ...
* Percentagem volumétrica:%VA = VA x 100 (%)
%A + %B + %C + ... = 100%
fração A + fração B + fração C = 1
Exercícios:
1. Calcule a molaridade de uma solução que contém 3,65 g de HCl em 2 L de solução.
2. Calcule a quantidade de Ba(OH)2 requerida para preparar 2,5 L de uma solução com concentração 0,06 mol/L.
3. Calcule o volume de água que deve ser adicionada a 300 g de cloreto de sódio para se obter uma solução de 0,2 mol/L.
4. O ácido sulfúrico comercial tem 96,4% de H2SO4 em massa e densidade igual a 1,84 g/mL. Calcule a molaridade desta solução.
R: 1. 0,05 mol/L; 2. 25,7 g; 3. 25,66 L; 4. 18,1 mol/L
5. Uma solução de ácido sulfúrico com densidade igual a 1, 25 g/mL contém 33% de H2SO4. Expresse a concentração do H2SO4 em:
a) concentração mássicab) fração mássicac) percentagem mássicad) concentração molare) fração molare) percentagem molar
6. Determine as frações mássica e molar do benzeno nas seguintes soluções:
a) 1,00 g de benzeno e 1,00 g de tetracloreto de carbono.b) 4,00 g de benzeno, 4,00 g de tetracloreto de carbono e 4,00 g de dissulfeto de carbono.
R: 5. a) 412,5 g/L; b) 0,33; c) 33%; d) 4,21 mol/L; e) 0,083; f) 8,3% 6. a) 0,50 e 0,66; b) 0,33 e 0,39
7. Uma solução de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O) tem concentração mássica de 80 g/L. Converta para concentração molar.
8. Converta para concentração mássica a solução de ácido clorídrico 12 mol/L.
9. Expresse em molaridade a concentração de uma solução contendo 25 ppm de Fe (II).
10. Transforme 200 ppm de cromo em molaridade.
R: 7. 0,32 mol/L; 8. 437,4 g/L; 9. 4,48×10-4 mol/L; 10. 3,85×10-3 mol/L
11. Uma amostra de 0,6 g de hidróxido de potássio foi dissolvida em 50 mL de água. Qual é a concentração mássica?
12. Qual é a massa de sulfato ferroso necessária para preparar 100 mL de uma solução de 24 g/L?
13. Calcule o volume da solução de KMnO4 0,10 mL necessário para reagir completamente com 0,01 mol do íon oxalato, segundo a reação:
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
14. Considere a reação: 2H3PO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 6H2O. Qual é a massa de hidróxido de cálcio necessária para reagir com 35 mL de H3PO4 0,035 mol/L?
R: 11. 12 g/L; 12. 3,6 g, 13. 40 mL; 14. 0,137 g
DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES:
Quando uma quantidade de água é adicionada a uma
solução, a quantidade de soluto não varia, mas a sua
concentração na solução diminui.
n1 = n2
1 – antes da diluição2 – depois da diluição
M1V1 = M2V2
Exercícios:
1. Quantos mililitros de uma solução 18 mol/L são requeridos para preparar 1L de uma solução 0,9 mol/L de H2SO4?
2. Qual é o volume de água que deve ser adicionado a 300 mL de uma solução 0,25 mol/L de NaOH para preparar uma solução 0,10 mol/L?
3. 24,5 g de ácido ortofosfórico foram dissolvidos em água, até completar 200 mL de solução. A seguir, esta solução foi diluída a 500 mL. Qual é a molaridade da solução final?
4. 10 mL de uma solução de HNO3 2,5 mol/L foram diluídos a 100 mL. Qual é a molaridade da solução final?
R: 1. 50 mL; 2. 0,45 L; 3. 0,5 mol/L; 4. 0,25 mol/L