Solucoes 2013.1

Universidade Federal da Paraíba Centro de Ciências Exatas e da Natureza

Departamento de Química Disciplina: Química Geral

Soluções

Curso: QGT

Professora: Liliana Lira Pontes

Semestre 2013.1

Soluto e solvente

Conceitos Soluções

Solução: mistura homogênea na qual as moléculas ou íons presentes interagem livremente entre si;

Concentração: razão entre a quantidade de soluto e de solvente ou de solução;

Concentração percentual em massa: número de gramas de soluto em 100g de solução;

diluída

:

Solução

Processo de Dissolução

Quando uma substância (soluto) se dissolve em outra (o solvente), as partículas do soluto dispersam-se inteiramente no solvente.

As partículas de soluto vão ocupar posições que são normalmente das moléculas do solvente.

A facilidade com que uma partícula de soluto substitui uma molécula de solvente depende das intensidades relativas de três tipos de interações:

•Interação solvente-solvente;

•Interação soluto-soluto;

•Interação solvente-soluto

Processo de Dissolução

Depende de dois fatores:

Energia;

Tendência a desordem.

Solubilidade: “semelhante dissolve semelhante” é útil para prever a solubilidade de uma substância em determinado solvente.

Se duas substâncias apresentam forças intermoleculares do mesmo tipo e intensidade, provavelmente são solúveis uma na outra.

CCl

_C

6

H

metanol _etanol

NaCl se dissolve em água, os íons em solução são estabilizados por hidratação, a qual envolve interações íon-dipolo.

Exemplo:

Compostos iônicos são mais solúveis em solventes polares, como água, amônia líquida e HF líquido, do que em solventes apolares.

Moléculas dos solventes apolares tem momento dipolo zero e não podem solvatar os íons Na+ _{e Cl}- _.

Exercício

(1) Preveja as solubilidades relativas nos seguintes casos: (a)

Bromo (Br₂) em benzeno (C₆H_6, µ = 0 D) e em água ( µ = 1,87 D) ,

(b) KCl em tetracloreto de carbono (CCl4, µ = 0 D) e em amônia

Unidades de Concentração

Estudo quantitativo de uma solução implica no conhecimento de sua concentração.

Mais usadas:

porcentagem em massa;

molaridade ; molalidade.

Percentagem em massa do soluto = massa de soluto massa total da solução

X 100%

PORCENTAGEM EM MASSA

Numa solução preparada dissolvendo 24 g de NaCl em 152 g de água. Qual a porcentagem em massa?

Quando a quantidade de soluto é muito pequena, como no caso de traços de impurezas na água, a concentração é frequentemente expressa em partes por milhão (ppm) ou

partes por bilhão (ppb).

Exemplo:

(2) Nos EUA, a água potável não pode conter mais do que 5 x 10-8 _{g de}

arsênio por grama de água.

ppm de As = ? ppb de As = ?

MOLARIDADE (M)

Molaridade (M) = número de mols do soluto

litros de solução

Numa diluição, n _soluto (solução concentrada) = n _soluto (solução diluída)

n

pode ser encontrado multiplicando a molaridade,

M

,

pelo volume em litros,

V

.

Exercício

(3) Sulfato de Cobre é amplamente utilizado como suplemento alimentar em ração animal. Um técnico de laboratório prepara uma solução “estoque” de CuSO₄ adicionando 79,80 g de CuSO₄ à água o suficiente para preparar 500 mL de solução. Um experimento necessita de uma solução 0,1 mol.l-1 _{de CuSO}

4.

a) Qual a molaridade da solução “estoque” de CuSO₄ preparada pelo técnico?

b) Como você prepararia 1,5 L de solução 0,1 mol.l-1 _{a partir da}

solução “estoque”?

MOLALIDADE (m)

Número de mols de soluto por quilograma (1000 g) de solvente.

Molalidade (m) = número de mols do soluto

Exercício

(4) A glicose, C6H12O6,em solução aquosa, é frequentemente

administrada por via endovenosa. Às vezes íons sódio são adicionados a essa solução. Um farmacêutico prepara uma solução adicionando 2,0 mg de íon sódio (na forma de NaCl), 6,00 g de glicose e 112 g de água.

(a) Qual a molalidade da glicose nessa solução?

Conversões entre unidades de

concentração

Quando a concentração original está em Comece com

Porcentagem em massa 100 g de solução Molaridade (M) 1,00 L de solução Molalidade (m) 1000 g do solvente

Usando as informações da figura, calcule:

(a) As porcentagens em massa de HCl e de água no HCl concentrado. (b) A molalidade do HCl

Princípios de solubilidade

A extensão na qual um soluto se dissolve em um

dado solvente depende de vários fatores:

(a)A natureza das partículas do solvente e do

soluto e as interações entre elas;

Efeito da temperatura na solubilidade

Quando um excesso de sólido é agitado com água,

estabelece-se um equilíbrio entre os íons no estado

sólido e aqueles em solução.

NaNO

Na

(aq)

+ NO

Um aumento da temperatura sempre desloca a posição de um equilíbrio no sentido de favorecer o processo endotérmico.

Soluto sólido

Se o processo de solubilização absorve calor (

ΔH

>0

), a

elevação da temperatura

aumenta

a solubilidade.

Os gases se comportam de forma diferente dos sólidos...

Gás + líquido



Os gases se tornam menos solúveis em água a medida que a temperatura aumenta.

Efeito da Pressão sobre a Solubilidade

A uma dada temperatura, a elevação da pressão aumenta a solubilidade de um gás;

C

= kP

Lei de Henry

Propriedades Coligativas

Não-Eletrólitos

Propriedades coligativas: são aquelas que dependem

basicamente da concentração das partículas do soluto

mais do que sua natureza.

abaixamento da pressão de vapor;

elevação do ponto de ebulição

abaixamento do ponto de congelamento

pressão osmótica

Abaixamento da Pressão de Vapor

Soluções aquosas concentradas

evaporam mais lentamente do

que a água pura.

O abaixamento da pressão de vapor é independente da natureza do soluto e diretamente proporcional à sua concentração.

Ex: a pressão de vapor da água sobre uma solução 0,10 M de glicose a 0o_{C é 0,008 mm Hg menor que a da água pura.}

Relação entre a pressão de vapor do solvente e a concentração é normalmente expressa:

P

= X

P

P1 : pressão de vapor do solvente sobre a solução, P1o é a pressão de vapor do

solvente puro na mesma temperatura, e X₁ é a fração molar do solvente.

Para se obter uma expressão direta sobre o abaixamento

da pressão de vapor,

X

=1-X

onde

X

é a

fração molar

do soluto.

Substituindo

1-X

em

X

na lei de Raoult,

P

=(1-X

)

P

P

_{- P}

1

= X

P



P = X

P

Exemplo

2) Uma solução contém 82,0 g de glicose, C

H

O

, em

322 g de água. Calcule o abaixamento da pressão de vapor

a 25

_{C (pressão de vapor de água pura = 23,76 mmHg).}

Elevação do Ponto de Ebulição

Quando uma solução de um soluto não -volátil é aquecida,

ela começa a ferver até que a temperatura

exceda o ponto

de ebulição do solvente

. A diferença de temperatura é

chamada de elevação do ponto de ebulição ΔT

ΔT

= T

- T

Tb e Tbo = são os pontos de ebulição da solução e do

solvente puro, respectivamente.

À medida que a ebulição prossegue, o solvente destila,

a concentração do soluto aumenta e o ponto de

ebulição continua a subir.

Abaixamento do ponto de congelamento

Quando uma solução é resfriada, ela não começa a congelar

até que seja atingida

uma temperatura abaixo do ponto de

congelamento do solvente puro

. Assim,

ΔT

= T

_-T

T_fo _{e T}

f são o ponto de congelamento do solvente e o ponto de

congelamento da solução, respectivamente.

A medida que o congelamento avança, o solvente congela e a concentração do soluto aumenta.

A

elevação do ponto de ebulição

é o resultado direto

do

abaixamento da pressão de vapor

O

abaixamento do ponto de congelamento

é um

resultado direto do

abaixamento da pressão de vapor

do solvente devido ao soluto

Elevação do ponto de ebulição, abaixamento do ponto de congelamento,pressão de vapor são diretamente proporcionais à concentração do soluto, geralmente expressa em molalidade (m).

ΔTb = kb (molalidade) constante molal do ponto de ebulição (ebulioscópica)

Exemplo

2) Uma solução anticongelante é preparada contendo

50,0 cm

_{de etilenoglicol, C}

2

H

O

(d=1,12 g/cm

) em 50,0

g de água. Calcule o ponto de congelamento desta mistura

50-50.

Pressão Osmótica

OSMOSE: movimento resultante de

moléculas do solvente da solução menos

concentrada para a mais concentrada.

Pressão Osmótica

Exemplo

2) A pressão osmótica média do sangue é 7,7 atm a 25

_C.

Qual a concentração de glicose (C

H

O

) será isotônica

com o sangue?