Universidade Federal da Paraíba
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química
Disciplina: Química Geral
Soluções
Curso: Química Industrial
Professora: Liliana Lira Pontes
Conceitos Soluç
Conceitos Soluções
Soluç
Solução: mistura homogênea na qual as moléculas ou íons presentes interagem livremente entre si;
Soluto e solvente
Concentraç
Concentração: razão entre a quantidade de soluto e de solvente ou de solução;
Soluç
Solução
Concentraç
Concentração percentual em massa: número de gramas de soluto em 100g de solução;
Semestre 2015.1
diluída: razão soluto/solvente pequena
Concentrada:
Concentrada: razão soluto/solvente elevada
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.
ΔHsol = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3
Atração soluto‐solvente mais forte , ΔHsol < 0, caso contrário ΔHsol > 0 Processo de Dissolução
‰Solubilidade: “
Solubilidade: “semelhante dissolve semelhante”
semelhante dissolve semelhante” é útil para prever a solubilidade de uma substância em determinado solvente.
‰Se duas substâncias apresentam forç
Se duas substâncias apresentam forças intermoleculares
as intermoleculares do mesmo tipo e intensidade, provavelmente são solú
tipo e intensidade, provavelmente são solúveis uma na outra.
CCl4
metanol
C6H6
etanol
Solúveis em água
Exemplo:
‰NaCl se dissolve em á
se dissolve em água, os í
gua, os íons em soluç
ons em solução são estabilizados por hidrataç
são estabilizados por hidratação, a qual envolve interaç
interações í
ões íon‐
on‐dipolo.
Exercício
(1) Preveja as solubilidades relativas nos seguintes casos: (a)
Bromo (Br2) em benzeno (C6H6, µ = 0 D) e em água ( µ = 1,87 D) , (b) KCl em tetracloreto de carbono (CCl4, µ = 0 D) e em amônia líquida (NH3, µ = 1,46 D).
¾Compostos iônicos são mais solúveis em solventes polares, como água,
amônia líquida e HF líquido, do que em solventes apolares.
¾Moléculas dos solventes apolares tem momento dipolo zero e não podem
solvatar os íons Na+ e Cl- .
Unidades de Concentração
¾Estudo quantitativo de uma solução implica no conhecimento de sua concentração.
PORCENTAGEM EM MASSA
massa de soluto
Percentagem em massa do soluto = X 100%
massa total da solução
¾Mais usadas: ¾porcentagem em massa; ¾molaridade ;
¾molalidade.
EXEMPLO
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 MOLARIDADE (M)
caso de traços de impurezas na água, a concentração é
frequentemente expressa em partes por milhão (ppm) ou Molaridade (M) =
número de mols do soluto
litros de solução
partes por bilhão (ppb).
Numa diluiç
Numa diluição, n ão, n soluto (soluç
(solução concentrada) = n ão concentrada) = n soluto (soluç
(solução diluí
ão diluída)
Exemplo:
(2) Nos EUA, a 2) Nos EUA, a água potá
gua potável não pode conter mais do que 5 x 10‐8 g de arsênio por grama de á
arsênio por grama de água.
ppm de As = ?
n pode ser encontrado multiplicando a molaridade, M
M, pelo volume em litros, V
V.
ppm de As = ?
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 0,1000 M de CuSO4.
Mc Vc = M
= Md Vd
MOLALIDADE (m)
Número de mols de soluto por quilograma (1000 g) de solvente.
Molalidade (m) =
número de mols do soluto
Quilograma (Kg) de solvente
a) Qual a molaridade da solução “estoque” de CuSO4 preparada pelo técnico?
b) Como você prepararia 1,500 L de solução 0,1000 M a partir da solução “estoque”?
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 íons sódio, 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
Princí
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;
(b)A temperatura na qual a solução é formada;
(a)A pressão do soluto gasoso.
Usando as informações da figura, calcule:
(a)As porcentagens em massa de HCl e de água no HCl concentrado.
(b)A molalidade do HCl
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.
Soluto sólido
NaNO3 (s) ÎNa+ (aq) + NO3‐
O2 (s) ↔O2
(aq)
Um aumento da temperatura sempre desloca a posiç
posição de um
equilí
equilíbrio no sentido de favorecer o processo endoté
endotérmico.
Se o processo de solubilização absorve calor ( ΔHsol >0), a elevação da temperatura aumenta a solubilidade.
Soluto Gasoso
Os gases se comportam de forma diferente dos sólidos...
Gás + lí
líquido
↔ soluç
solução
ΔHsol < 0
(aq)
O processo inverso ( gás deixando a solução) é endotérmico.
Um aumento da temperatura sempre desloca a posiç
posição de um
equilí
equilíbrio no sentido de favorecer o processo endoté
endotérmico.
Os gases se tornam menos solúveis em água a medida que a temperatura aumenta.
Efeito da Pressão sobre a Solubilidade
¾Tem influencia apenas para sistemas gás‐líquido;
¾A uma dada temperatura, a elevação da pressão aumenta a solubilidade de um gás;
¾Quando se tem pressões variando de baixas a moderadas, a solubilidade de um gás é diretamente proporcional à pressão.
Propriedades Coligativas
Propriedades Coligativas
Cg = kPg
Propriedades coligativas: são aquelas que dependem basicamente da concentraç
concentração das partí
partículas do soluto
mais do que sua natureza.
Lei de Henry
‰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 0oC 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:
P1 = X1P1o
Lei de Raoult
Lei de Raoult
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..
X1numa solução deve ser menor que 1, P
P1deve ser menor que P
P1o
Para se obter uma expressão direta sobre o abaixamento da pressão de vapor, X1=1‐X2 onde X2 é a fração molar do soluto.
Substituindo 1-X2 em X1 na lei de Raoult,
P1=(1-X2 ) P1o
P1o - P1 = X2P1o
ΔP = X2P1o
Exemplo
2) Uma solução contém 82,0 g de glicose, C6H12O6 , em 322 g de água. Calcule o abaixamento da pressão de vapor a 25oC (pressão de vapor de água pura = 23,76 mmHg).
Elevaç
Elevação do Ponto de Ebuliç
ão 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 elevaç
elevação do ponto de ebuliç
ebulição Δ
ão ΔTb
ΔTb = Tb ‐ Tbo
Tb e Tbo = são os pontos de ebulição da solução e do
solvente puro, respectivamente.
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,
ΔTf = Tfo‐Tf
Tfo e Tf 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 elevaç
elevação do ponto de ebuliç
ão do ponto de ebulição é
ão o resultado direto do abaixamento da pressão de vapor
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 = k
= kb (molalidade) constante molal do ponto de ebulição (ebulioscópica) ΔTf = k
= kf (molalidade) constante molal do ponto de congelamento (crioscópica) À medida que a ebulição prossegue, o solvente destila, a concentração do soluto aumenta e o ponto de ebulição continua a subir.
Exemplo
2) Uma solução anticongelante é preparada contendo 50,0 cm3 de etilenoglicol, C2H6O2 (d=1,12 g/cm3 ) em 50,0 g de água. Calcule o ponto de congelamento desta mistura 50‐50.
Pressão Osmó
Pressão Osmótica
Pressão Osmó
Pressão Osmótica
Para prevenir a osmose usa‐
se a pressão osmótica π.
OSMOSE:
movimento
resultante
de
Similar a lei dos gases:
molé
moléculas do solvente da soluç
solução menos
π V= nRT
concentrada para a mais concentrada.
π= ( n/V) RT = cRT
π= cRT
Exemplo
2) A pressão osmótica média do sangue é 7,7 atm a 25oC. Qual a concentração de glicose (C6H12O6) será isotônica com o sangue?