Transcript Mistura de Soluções - Curiosidades | Voce Sabia

Universidade do Vale do Paraíba - UNIVAP
Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo - FEAU
Disciplina: X520068
Química Geral I
Profa. Eliandra de Sousa
[email protected]
Soluções
 O mundo que nos rodeia é constituído por sistemas
formados por mais de uma substância: as misturas. As
misturas homogêneas são denominadas soluções.
 Soluções são misturas de duas ou mais substâncias
que apresentam aspecto uniforme.
Exemplo: O ar que envolve a
Terra é uma solução gasosa
formada, principalmente, pelos
gases N2 e O2.
Soluções
Exemplo: As ligas metálicas
são soluções sólidas. O latão
(Cu+ + Zn), por exemplo, é
utilizado na fabricação de
instrumentos musicais.
Exemplo: A água dos oceanos
é uma solução líquida na qual
encontramos vários sais
dissolvidos, como o NaCl, MgCl2
e MgSO4, além de vários gases,
como, por exemplo, o oxigênio
(O2).
Soluções
 Pelos exemplos, pode-se perceber que as soluções são
sistemas homogêneos formados por uma ou mais
substâncias dissolvidas (solutos) em outra substância
presente em maior proporção na mistura (solvente).
 Nos laboratórios, nas indústrias e no nosso dia-a-dia, as
soluções de sólidos em líquidos são as mais comuns.
Exemplo: soro fisiológico (água + NaCl).
 Nesses tipos de soluções, a água é o solvente mais
utilizado, sendo conhecida por solvente universal. Essas
soluções são denominadas soluções aquosas.
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
 Ao preparar uma solução, isto é, ao dissolver um soluto
em um dado solvente, as moléculas ou os íons do soluto
separam-se, permanecendo dispersos no solvente.
Relação entre diferentes solutos e as características de
suas soluções aquosas por meio de experimentos bem
simples, feitos à mesma temperatura.
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
 Ao compararmos as soluções A e B, notamos que o sal é
menos solúvel que o açúcar e, a partir desse fato, podemos
generalizar:
 Substâncias diferentes se dissolvem em quantidades
diferentes, numa mesma quantidade de solvente, na
mesma temperatura.
 A quantidade máxima de sal (NaCl) que se dissolve em
100 g de H2O a 20 ºC é 36 g. Essa solução é denominada
solução saturada.
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
 Solução saturada é a que contém a máxima
quantidade de soluto numa dada quantidade de solvente, a
uma determinada temperatura; essa quantidade máxima é
denominada coeficiente de solubilidade.
 Logo, o coeficiente de solubilidade do NaCl obtido na
situação B é: 36 g de NaCl/100 g de água a 20 ºC.
 Uma solução com quantidade de soluto inferior ao
coeficiente de solubilidade é denominada solução nãosaturada ou insaturada.
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
Se submetermos a aquecimento, sob agitação, o sistema
formado por 100 mL de água a que se adicionam 50 g de sal,
conseguiremos dissolver o sal totalmente. Deixando o novo
sistema esfriar, em repouso absoluto, até a temperatura
inicial (20 ºC), teremos uma solução que contém maior
quantidade de soluto (50 g) do que a respectiva solução
saturada (36 g). Essa solução é denominada
supersaturada e é muito instável. Agitando a ou
adicionando a ela um pequeno cristal de soluto, ocorrerá a
precipitação de 14 g do sal, que é exatamente a quantidade
dissolvida acima da possível para saturação (36 g).
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
 Conhecendo o coeficiente de solubilidade de uma
substância, a diferentes temperaturas, pode-se construir
um gráfico relacionando a solubilidade e a temperatura.
Exemplo do cloreto de amônio (NH4Cl):
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
 Nota-se que a solubilidade do NH4Cl aumenta com a
elevação da temperatura (curva ascendente), que é o que
se verifica com a maioria das substâncias não-voláteis.
 Porém, existem substâncias sólidas que, ao serem
dissolvidas em água, têm a sua solubilidade diminuída com
a elevação da temperatura. Nesses casos, a curva de
solubilidade será descendente.
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
Exemplo 1: O gráfico abaixo representa as curvas de
solubilidade das substâncias A, B e C. Com base no
diagrama, responda:
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
a) Qual das substâncias tem sua solubilidade diminuída com
a elevação da temperatura?
b) Qual a máxima quantidade de A que conseguimos
dissolver em 100 g de H2O a 20 ºC?
c) Considerando apenas as substâncias B e C, qual delas
é a mais solúvel em água?
d) Considerando apenas as substâncias A e B, qual delas
é a mais solúvel em água?
Solubilidade e Curvas
de Solubilidade
e) Qual é a massa de C que satura 500 g de água a 100
ºC? Indique a massa da solução obtida (massa do soluto +
massa do solvente).
f) Uma solução saturada de B com 100 g de água,
preparada a 60 ºC, é resfriada até 20 ºC. Determine a
massa de B que irá precipitar, formando o corpo de fundo
a 20 ºC.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
Em laboratório, as soluções normalmente são preparadas
dissolvendo-se uma massa determinada de soluto em uma
certa quantidade de solvente.
Observações:
1) Quando se prepara uma solução utilizando uma
pequena quantidade de soluto sólido, verifica-se que o
volume da solução é praticamente igual ao volume de
água adicionado.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
2) Para facilitar nosso trabalho, adotaremos o índice 1 para
indicarmos o soluto, o índice 2 para indicarmos o
solvente, e os dados relacionados à solução não conterão
índices.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 CONCENTRAÇÕES DAS SOLUÇÕES
• Concentração comum (C): É a relação entre a
massa do soluto e o volume da solução.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 O rótulo do frasco ao lado indica
que existem 50 g de NiSO4 em 1,0 L
de solução:
Assim, tem-se:
50 g de NiSO4 ------- 1,0 L de solução
25 g de NiSO4 ------ 0,50 L de solução
Aspectos Quantitativos
das Soluções
• Densidade da solução (d): É a relação entre a
massa da solução e o seu volume.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 O rótulo do frasco ao lado
indica que 1,05 g da solução
apresentam um volume de 1,0 mL,
ou seja: m = 1,05 g e V = 1,0 mL.
d=?
Assim, tem-se:
1,05 g de solução ----- 1,0 mL de solução
1 050 g de solução -----1 000 mL de solução (1,0 L)
d = 1,05 g/mL ou d = 1050 g/L
Aspectos Quantitativos
das Soluções
• Título (T) (), porcentagem em massa e ppm
Esse tipo de concentração, que relaciona as massas de
soluto e solução, é um dos mais utilizados nas indústrias
químicas e farmacêuticas:
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 O rótulo do soro fisiológico indica que a porcentagem
em massa é 0,9%, ou seja, que existem 0,9 g de soluto
(NaCl) em cada 100 g de solução: m1 = 0,9 g e m = 100 g.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 Atualmente, para indicar concentrações extremamente
pequenas, principalmente de poluentes do ar, da terra e da
água, usa-se a unidade partes por milhão, representada
por ppm.
 Assim, uma solução 20 ppm contém 20 gramas do soluto
em 1 milhão de gramas da solução. Como a solução é muito
diluída, a massa de solvente é praticamente igual à massa
da solução. Então, quando trabalhamos com ppm,
consideramos que a massa do solvente corresponde à
massa da solução.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 A relação matemática para a determinação do ppm pode
ser dada por:
Aspectos Quantitativos
das Soluções
Exemplo: De acordo com a padronização internacional, a
água potável não pode conter mais do que 5,0x10–4 mg
de mercúrio (Hg) por grama de água. Essa quantidade
máxima permitida de Hg pode ser expressa em ppm da
seguinte maneira:
Aspectos Quantitativos
das Soluções
• Título em volume e porcentagem em volume (V)
Como é fácil medir o volume dos líquidos, a concentração
de suas soluções é freqüentemente expressa em
porcentagem em volume. No álcool comum e nas bebidas
alcoólicas, esta relação é indicada em ºGL (Gay-Lussac):
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 O álcool comum apresenta uma porcentagem em
volume de 96%, o que quer dizer que existem 96 mL de
álcool (etanol) em 100 mL de solução:
O álcool comum ou álcool etílico hidratado pode ser
usado como combustível e desinfetante.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
• Concentração em mol/L ou concentração
molar ou molaridade (M)
É a relação entre o número de mol do soluto e o
volume da solução em litros.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 Em cada 100 mL (0,10 L) de suco
gástrico produzido pelo estômago
durante o processo de digestão,
existem 0,0010 mol de ácido clorídrico
(HCl). A molaridade dessa solução é
dada por:
Estômago
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 RELAÇÕES ENTRE C, , d, M
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES
Uma solução pode ser preparada
adicionando-se solvente a uma
solução inicialmente mais
concentrada. Este processo é
denominado diluição.
A adição de mais solvente
provoca aumento no volume da
solução; a quantidade de soluto,
porém, permanece constante.
Aspectos Quantitativos
das Soluções
 Como:
Quantidade inicial de soluto = Quantidade final de soluto
Pode-se ter as seguintes relações entre a solução inicial e a
final:
Mistura de Soluções
 Mistura de soluções sem reação química
• Mesmos soluto e solvente
• Nota-se que na solução final a quantidade de soluto, a
massa da solução e o volume da solução correspondem às
somas de seus valores nas soluções iniciais.
Mistura de Soluções
 Logo, para a solução final, tem-se:
Mistura de Soluções
A partir desses fatos, algumas relações são estabelecidas:
Mistura de Soluções
 Para exemplificar o uso dessas fórmulas, vamos
determinar a concentração da solução final no exemplo
dado:
Mistura de Soluções
 Mistura de soluções sem reação química
• Mesmo solvente com solutos diferentes
Nesse caso, o que ocorre é uma simples diluição dos dois
solutos, pois suas quantidades permanecem constantes,
porém dispersas num volume maior. As concentrações
finais dos dois solutos serão menores que as iniciais.
Mistura de Soluções
Na solução final:
Mistura de Soluções
• Mistura de soluções com reação química
Na mistura de soluções formadas por um mesmo solvente,
porém com solutos diferentes, pode ocorrer uma reação
química. Essa possível reação ocorre de acordo com uma
proporção estequiométrica.
Isso nos permite determinar a concentração desconhecida
de uma solução por meio de uma técnica conhecida por
titulação.
Mistura de Soluções
A titulação é muito usada no estudo das reações ácidobase, com a ajuda de indicadores.
Exemplo: Veja como se
determina a concentração
desconhecida de uma solução
aquosa de HCl, com o auxílio de
uma solução aquosa de NaOH
de concentração conhecida e do
indicador fenolftaleína.
Mistura de Soluções
a) A solução de NaOH, de concentração conhecida,
contida na bureta, é adicionada a um volume conhecido
de solução de ácido clorídrico, de concentração
desconhecida, misturada previamente com a fenolftaleína
contida no erlenmeyer.
b) A formação de uma coloração rosa no erlenmeyer
indica que todo o ácido foi consumido pela base
adicionada. Nesse instante foi atingido o ponto de
equivalência: nº de mol de H+ = nº de mol de OH– e
lemos na bureta o volume de NaOH gasto.
Mistura de Soluções
Titulação da solução de concentração desconhecida
Mistura de Soluções
Exemplo:
Para o NaOH:
Mistura de Soluções
 A reação que ocorre pode ser representada por:
NaOH + HCl  NaCl + H2O
proporção: 1 mol
10–3 mol
1 mol
10–3 mol
1 mol
10–3 mol
 Para neutralizar 10–3 mol de NaOH, devemos ter 10–3 mol
de HCl na solução de ácido.
Para o HCl:
Mistura de Soluções
 Assim, a concentração mol/L da solução de HCl é 0,04 M.
Pela titulação, foi possível
determinar a concentração
da solução.