Professor: José Tiago Pereira Barbosa 2013 SOLUÇÃO É uma mistura uniforme de átomos, íons ou moléculas de duas ou mais substâncias. SOLUTO SOLVENTE Substância dissolvida ou substância presente em menor quantidade na solução. Substância que dissolve ou a substância presente em maior quantidade. SOLUÇÃO SOLUTO SOLVENTE SOLUÇÃO SOLUÇÃO Definições Soluto: substância a ser dissolvida; Solvente: substância que efetua a dissolução; Solução aquosa: solução que utiliza água como solvente; Solução diluída: solução que contém uma pequena quantidade de soluto; Solução concentrada: solução que contém uma quantidade razoável de soluto. Prefixos mais comuns na literatura química Prefixo Múltiplos Fator Prefixo Frações Símbolo Símbolo Fator tera T 1012 deci d 10-1 giga G 109 centi c 10-2 mega M 106 mili m 10-3 kilo k 103 micro 10-6 hecto h 102 nano n 10-9 deca da 101 pico p 10-12 5 EXEMPLOS DE SOLUÇÕES Solvente Sólido Soluto Sólido Soluto Líquido Soluto Gasoso Solvente Líquido Solvente Gasoso Bronze Solução salina (zinco em cobre, (cloreto de sódio uma liga) em água) Amálgama Licor (mercúrio em (álcool em água) prata) Hidrogênio em Água gaseificada platina metálica (dióxido de carbono em água) a a Ar (oxigênio em nitrogênio) ª Para formar solução com solvente gasoso, o soluto deve geralmente estar também no estado gasoso. Soluções Aquosas: Soluções que contêm água como solvente. ÁGUA H x O H x H Estrutura de Lewis para a molécula de água O 105 o H H O H O PROCESSO DA DISSOLUÇÃO Um soluto se dissolve num solvente que tem estrutura semelhante a ele. Solventes polares: tendem a dissolver solutos polares ou iônicos. Solventes não polares: tendem a dissolver solutos não polares. “O SEMELHANTE DISSOLVE O SEMELHANTE.” PROCESSO DE DISSOLUÇÃO DE UM SÓLIDO IÔNICO EM ÁGUA IONIZAÇÃO Compostos covalentes polares que se dissolvem em água. Exemplo: HCl (H+ e Cl-) Eletrólitos: substâncias que produzem íons quando se dissolvem em água. SOLUBILIDADE É a massa do soluto que pode ser dissolvida numa certa quantidade de solvente em uma dada temperatura. É expressa em gramas de soluto por 100 mL (100 cm3) ou por 100 g de solvente numa dada temperatura. Exemplos: 1) Cloreto de sódio - 36 g por 100 g de H2O a 20 oC. 2) Sacarose - 204 g por 100 g de H2O a 20 oC. 3) Hidróxido de cálcio [Ca(OH)2] - 0,17 g por 100 g de H2O a 20 oC. 4) Cloreto de prata (AgCl) - 0,0001 g por 100 g de H2O a 20 oC. Influência da Temperatura na Solubilidade A solubilidade da maioria dos sólidos nos líquidos aumenta com a temperatura. Exemplo: uma quantidade adicional de 308 g de açúcar se dissolve em 100 g de água quando a temperatura passa de 0 oC a 100 oC. Velocidade de dissolução: pulverização e agitação. SOLUÇÃO SATURADA Solução que está em equilíbrio em relação a uma outra substância dissolvida. SOLUÇÃO INSATURADA Uma solução que não está em equilíbrio em relação à substância dissolvida e pode dissolver quantidade maior desta mesma substância. SOLUÇAO SUPERSATURADA Solução com quantidade de substância dissolvida maior que a solução saturada. Solução de Acetato de Sódio: a) adição de um cristal de NaC2H3O2. b) e c) O excesso de NaC2H3O2 cristaliza-se na solução. Líquidos Miscíveis: Líquidos que se misturam completamente entre si para formar uma solução em qualquer proporção. Têm geralmente estruturas moleculares semelhantes. Líquidos Imiscíveis: Líquidos imiscíveis se dispõem em camadas de acordo com sua densidade. Solubilidade de alguns alcoóis em água e hexano Álcool Solubilidade em H 2O a Solubilidade em C6H14 CH3OH ∞ 0,12 CH3CH2OH ∞ ∞ CH3CH2CH2OH ∞ ∞ 0,11 ∞ CH3CH2CH2CH2CH2OH 0,030 ∞ CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH 0,0058 ∞ CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH 0,0008 ∞ CH3CH2CH2CH2OH a Expresso em mol de álcool / 100 g de solvente a 20 oC. O símbolo de infinito indica que o álcool é completamente miscível em solvente. GLICOSE CONCENTRAÇÃO A concentração de uma solução expressa a quantidade de soluto presente numa dada quantidade de solvente ou de solução. Concentração (C) É o quociente entre a massa do soluto e o volume da solução msoluto C Vsolução Ex.: Preparar uma solução aquosa 5 g/L de cloreto de sódio (NaCl) Adicionar água destilada NaCl Agitar Tampar 2,500 g 500 mL 500 mL 500 mL 500 mL 21 Porcentagem em massa por volume: Porcentagem em massa por volume (m/v) = gramas de soluto mililitros de solução x 100 % EXEMPLO: uma solução a 5 % (m/v) de dextrose usada para alimentação endovenosa contém 5 g de dextrose (glicose) para 100 mL. Dextrose a 5 % (m/v) = 5 g de dextrose 100 mL de solução x 100 % Porcentagem em massa: Massa por cento (m/m) = gramas de soluto x 100 % gramas de solução EXEMPLO: Uma solução de ácido nítrico a 70 % (m/m) contém 70 g de HNO3 em cada 100 g de solução. HNO3 a 70 % (m/m) = 70 g de HNO3 100 g de solução x 100 % Porcentagem em volume: Porcentagem em volume a volume (v/v) = mililitros de soluto x 100 % mililitros de solução EXEMPLO: Uma solução de álcool etílico a 70 % (v/v) usada como antisséptica e dessinfetante consiste de 70 mL de álcool etílico cujo volume total é de 100 mL. Álcool a 70 % (v/v) = 70 mL de álcool 100 mL de solução x 100 % Porcentagem: significa partes por cem 5 %: 5 partes em 100 Partes por milhão (ppm) 5 ppm: 5 partes em um milhão ( ou 106 partes) EXEMPLO: Se a quantidade de mercúrio em amostra for 5 mg, sua concentração em ppm é 5 mg 1 kg = 5 mg 6 10 mg = 5 ppm ( Note que 1 kg = 103 g = 106 mg e que mg/kg é portanto o mesmo que ppm.) MOLARIDADE molaridade (M) = moles de soluto litro de solução Uma solução 5,00 M de cloreto de sódio contém 5,00 moles (292,5 g) de NaCl por litro de solução. EXEMPLO: A molaridade de uma solução que contém 0,600 mol de soluto em 2,00 litros de solução é molaridade = 0,600 mol de soluto moles de soluto = 0,300 M = litro de solução 2,00 litros de solução EXERCÍCIOS 1) Uma garrafa de coca-cola (0,473 L) contém 36,9 g de sacarose, C12H22O11. Qual é a molaridade desta solução? R = 0,228 M 2) Que massa de nitrato de prata, AgNO3 é necessária para preparar 500 mL de uma solução a 0,40 % (m/v)? R = 2,0 g de AgNO3 3) Que massa de sulfato de cobre (II) é necessária para preparar 1,50 L de uma solução 0,690 M?R = 165 g de CuSO 4) Que massa de uma solução aquosa de ácido fosfórico a 85% (m/m) contém 20,0 g de H3PO4? R = 23,5 g de solução 5) Que massa de cloreto de amônio, NH4Cl, é necessária para preparar 750 mL de uma solução 0,333 M? R = 13,4 g de NH4Cl 4 DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES Cálculos de diluição estão baseados no fato que o número de moles do soluto retirados da solução original e o número de moles da solução diluída são os mesmos. Soluções dadas em molaridade: moles de soluto litros de solução (iniciais) x litros de solução (iniciais) = moles de soluto litros de solução (finais) x litros de solução (finais) M1 x V1 = M2 x V2 EXEMPLO: Considere a diluição de ácido clorídrico, HCl, que é disponível sob forma de uma solução aquosa 12 M. Ache o volume desta solução original necessário para preparar 2,00 L de HCl 0,50 M. M1 x V1 = M2 x V2 12 M x V 1 = 0,50 M x 2,00 L V1 = 0,50 M x 2,00 L 12 M = 83 mL EXERCÍCIOS 1) Uma alíquota de 10,0 mL de NH3 15 M é diluída a 250 mL com água. Qual é a molaridade da solução diluída? R = 0,60 M 2) Que volume de H2SO4 18 M é necessário para preparar R = 4,2 mL 500 mL de uma solução 0,150 M? 3) Se 25,0 mL de NaH2PO4 3,60 M são diluídos a 1,00 L, qual é a molaridade da nova solução? R = 0,0900 M