MÓDULO 5 – SOLUÇÕES
17 HORAS
Curso Técnico de Protecção Civil
Portaria nº 1204/2008 de 17-10-2008
MÓDULO 6– SOLUÇÕES
CURSO DE TÉCNICO DE GESTÃO E PROGRAMAÇÃO DE SISTEMAS
INFORMÁTICOS
PORTARIA 916/2005 DE 26 DE SETEMBRO
18 HORAS
Inês Borralho - [email protected]
CONTEÚDOS FUNDAMENTAIS
Dispersões;
 Soluções;
 Colóides;
 Suspensões.

3
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OBJECTIVOS GERAIS









Caracterizar disperso e dispersante;
Caracterizar dispersão sólida, líquida e gasosa;
Classificar critério de classificação de dispersões em
soluções, colóides e suspensões;
Explicar a composição qualitativa de soluções;
Identificar a composição quantitativa de uma solução –
unidades SI;
Caracterizar o estado coloidal;
Classificar Colóides;
Associar suspensões às partículas heterogéneas;
Referir o impacto ambiental e na saúde da matéria em
suspensão quer em meios aquáticos que na atmosfera
4
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DISPERSÕES

Dispersão, Disperso e dispersante

Os materiais naturais e artificiais que foram objecto de
estudo até este momento foram genericamente
classificados em substâncias e misturas (dispersões).
Materiais
Misturas (dispersões)
Homogéneas
Heterogéneas
Substâncias
Elementares
Compostas
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CONCEITOS
MISTURAS HOMOGÉNEAS E HETEROGÉNEAS
• As misturas podem ser classificadas em homogéneas e heterogéneas.
• A diferença entre elas é que a mistura homogénea é uma solução que
apresenta uma única fase, enquanto a heterogénea pode apresentar duas ou
mais fases.
Exemplos de misturas homogéneas: as águas salgadas, o ar, apresentam uma
única fase. A água do mar contém, além de água, uma quantidade enorme de
sais minerais. O ar é uma mistura de nitrogénio e oxigénio que apresenta aspecto
homogéneo.
Exemplos de misturas heterogéneas: água e óleo, granito. A água e o óleo não se
misturam, sendo assim, é um sistema que apresenta duas fases e cada uma é
composta por uma substância diferente. O granito é uma pedra cuja composição
é feita por uma mistura heterogénea de quartzo, feldspato e mica, podemos ver
pela diferença de cor de cada pedra.
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MISTURAS HOMOGÉNEAS E HETEROGÉNEAS: EXEMPLOS
Mistura heterogénea :
• mistura de água e azeite
• granito
Mistura homogénea :
• água do mar
• ar
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O QUE É UMA DISPERSÃO?

Dispersão é, genericamente, uma mistura de duas ou mais
substâncias, em que as partículas de uma fase (fase
dispersa) se encontram distribuídas no seio de outra (fase
dispersante).


DISPERSO + DISPERSANTE
Do esquema já visto, sabemos que as dispersões podem ser
classificadas em :
1.
2.
3.
Soluções
Dispersões coloidais ou Colóides
Suspensões
8
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1. SOLUÇÕES



Uma solução é uma mistura de duas ou mais substâncias,
existindo apenas um solvente e podendo haver um ou mais
solutos.
Partículas do disperso menores que 1nm (10-9 m).
Podem ser átomos, iões, moléculas.Ex.: água salgada
9
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1.2. CARACTERÍSTICAS DAS SOLUÇÕES
O disperso (soluto)
 Não é visível por nenhum aparelho;
 Não pode ser filtrado ou separado por
nenhum aparelho;
 As partículas não se sedimentam.
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1.3. NUMA SOLUÇÃO
Disperso = soluto (ms)
 Dispersante ou Dispergente = solvente
(msv)

Solução = soluto + solvente
m= ms + msv
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1.4. SE A DISPERSÃO FOR UMA SOLUÇÃO:
12
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2) DISPERSÃO COLOIDAL OU COLOÍDE



Coloide ou dispersão coloidal é um tipo de mistura em que os
componentes não se separam por acção da gravidade, mas em que é
possivel separá-los usando filtros extremamente finos ou centrifugadoras
extremamente potentes.
Partículas do disperso entre 1nm e 100 μm
Podem ser conjuntos de átomos, iões, moléculas, macro moléculas ou
iões gigantes. Ex.: leite, água com areia em pó.
Efeito de Tyndall – os
colóides permitem o
espalhamento de luz
visível
13
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2.1. CARACTERÍSTICAS DA DISPERSÃO COLOIDAL
O disperso



É visível através de ultramicroscópio;
Pode ser filtrado por um ultrafiltro;
É separado por ultracentrífuga.
• acelerações até 500 000 g.
• a câmara onde se situa o rotor é
refrigerada e encontra-se sob vácuo
14
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2.2. CLASSIFICAÇÃO DE COLÓIDES
Micelares – as partículas são agregados de
átomos, iões ou moléculas (ex.: enxofre
coloidal em água)
Colóides
Moleculares – as partículas são
macromoléculas (ex.: amido em água)
Iónicos – as partículas são macromoléculas
com cargas eléctricas em um ou mais pontos
(ex.: proteínas em água)
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2.3. SE A DISPERSÃO FOR UM COLÓIDE:
16
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2.4. IMPORTÂNCIA DOS COLÓIDES NOS AMBIENTES
NATURAIS E INDUSTRIAIS

Electroforese



A electroforese é uma técnica de transporte de
partículas na presença de um campo eléctrico, é um
processo idêntico à sedimentação.
É aplicada no campo da bioquímica a separação de
compostos que possuem carga (aminoácidos, péptidos,
proteínas, acido nucleicos) tendo em conta que a carga
destas substâncias depende do pH do meio em se
encontram.
As partículas carregadas negativamente e positivamente
mover-se-ão em direcções opostas do campo eléctrico.
17
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2.4. IMPORTÂNCIA DOS COLÓIDES NOS AMBIENTES
NATURAIS E INDUSTRIAIS (CONT.)

As águas naturais e o solo contêm muitos materiais
dispersos de dimensões coloidais, desde as
argilominerais solubilizadas das rochas até às
macromoléculas, tais como os ácidos húmicos
provenientes da matérias orgânicas de células
vegetais e animais.

Um dos passos mais importantes nos processos de
depuração de águas residuais é a eliminação de
sólidos em suspensão e de partículas coloidais.
18
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2.5. APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS COM UTILIZAÇÃO DE
COLÓIDES
Tratamentos de efluentes
Precipitação ou floculação para remoção dos poluentes
das águas residuais
Indústria de tintas
Obtenção de filmes homogéneos e resistentes. Produção
de impressões com elevado poder de resolução sem
entupir tinteiros.
Indústria alimentar
Mousses, cremes e géis estáveis
Cosméticos e produtos de
higiene
Cremes e pastas de dentes.
Indústria dos detergentes
Estabilização de solos, líquidos abrasivos.
Indústria farmacêutica
Indústria agrícola
Dispersões estáveis para assegurar uma dose uniforme
do principio activo.
Dispersão eficaz de pesticidas.
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3) SUSPENSÃO


Uma suspensão é uma dispersão na forma de uma mistura
heterogénea, em que as dimensões das partículas do meio disperso
são superiores a 1 μm.
As suspensões podem ter as seguintes formas:
Fase Dispersa
Sólida
Fase dispersante

Líquido
Antibiótico em
xarope
Gás
Matéria
particulada no ar
Matéria particulada (PM – sigla em inglês) são partículas sólidas, de
diâmetros com valores compreendidos entre 5x10-4 μm a 1x102μm.
20
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3.1. CARACTERÍSTICAS DAS SUSPENSÕES
O disperso



É visível até a olho nu;
Pode ser filtrado por um filtro
comum;
É separado até pela ação da
gravidade.
21
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3.2. IMPACTO DA MATÉRIA EM SUSPENSÃO NA SAÚDE

Na saúde, as PM10 são um dos principais poluentes
atmosféricos com maior impacto na saúde humana,
alojando-se nos pulmões, bloqueando as principais
defesas do sistema respiratório.

Toda a matéria particulada pode causar infecções do
sistema respiratório superior, asma, conjuntivite,
bronquite, entre outros problemas.

A arteriosclerose – endurecimento, estreitamente e
obstrução das artérias – pode ser provocada pela
exposição à matéria particulada.
22
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3.3. IMPACTO DA MATÉRIA EM SUSPENSÃO NO
AMBIENTE

No ambiente, a matéria particulada pode ser
responsável por:
diminuir trocas gasosas em espécies vegetais, por
bloqueamento dos estomas;
 Danificar património construído;
 Interferir no processo de formação de núcleos de
condensação, alterando os processos meteorológicos.
 Causas a eutrofização e degradação dos ecossistemas
devido às deposições de azoto e de substâncias
ácidas.

23
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QUADRO
RESUMO
24
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FICHA DE TRABALHO Nº1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Os materiais existentes podem classificar-se em que classes?
As misturas podem ser classificadas em que classes?
Qual a diferença entre misturas homogéneas e heterogéneas?
O que é uma dispersão?
As dispersões podem classificar-se em que classes?
O que é uma solução?
Quais as características de uma solução?
O que é um colóide?
Quais as características de um colóide?
Os colóides podem ser classificados de que forma?
Qual a importância dos colóides?
O que é uma suspensão?
Quais as características de uma suspensão?
Qual o impacto das suspensões no quotidiano?
25
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4. COMPOSIÇÃO QUALITATIVA DE UMA SOLUÇÃO
As soluções são misturas homogéneas, ou
seja, são misturas de duas ou mais
substâncias e possuem um aspecto uniforme.
 Geralmente, as soluções estão no estado físico
do solvente.
 Assim, à temperatura ambiente, as soluções
podem ser sólidas, liquidas ou gasosas.

26
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EXEMPLOS DE SOLUÇÕES
Estado Físico
Exemplos
Soluto
Solvente
Solução
Gás
Gás
Gás
Ar
Gás
Líquido
Líquido
Água gaseificada
Líquido
Líquido
Líquido
Álcool etílico e água
Sólido
Líquido
Líquido
Açúcar e água
Sólido
Sólido
Sólido
Bronze ( cobre e
estanho)
27
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4.1. SOLUÇÕES INSATURADAS, SATURADAS E
SOBRESSATURADAS.

Solução Saturada: Apresenta a quantidade máxima de soluto que
pode ser dissolvido em uma quantidade de solvente, após não
poderemos mais dissolver soluto.

Solução Insaturada: Quando a quantidade de soluto dissolvida é
inferior ao valor máximo, estipulado pelo coeficiente de
solubilidade, ou seja, poderemos dissolver mais soluto.

Solução Sobressaturada: Sob certas condições especiais e
artificiais de preparação é possível, em alguns casos, conseguir a
solubilização de uma quantidade de soluto maior que a prevista
pelo coeficiente de solubilidade. A solução assim obtida é
denominada sobressaturada, sendo extremamente instável, ou
seja, facilmente ocorre a precipitação do excesso que está
ultrapassando o coeficiente de solubilidade.
28
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IMAGENS DE SOLUÇÕES
29
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4.2. SOLUBILIDADE DE UM SOLUTO

Diz-se na linguagem do quotidiano que o açúcar e o sal se
dissolvem bem em agua, mas que é muito difícil ou impossível
dissolver uma nódoa de gordura em agua.

Solubilidade ou coeficiente de solubilidade, a determinada
temperatura, é a quantidade máxima de um soluto que se
pode dissolver numa certa quantidade de solvente.

Há vários aspectos a considerar na solubilidade, no que diz
respeito à propriedade do par soluto/solvente.
30
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ASPECTOS A CONSIDERAR NA SOLUBILIDADE
Há solutos que se dissolvem muito bem num determinado solvente mas
não se dissolvem em outros.
A quantidade de soluto que se dissolve na mesma quantidade de um
mesmo solvente varia de soluto para soluto.
Diz-se que as solubilidades são diferentes.
Podemos dizer que de um modo geral, a solubilidade de compostos em
água é um processo endotérmico, ou seja, a solubilidade aumenta
com o aumento de temperatura
31
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GRÁFICO - SOLUBILIDADE

Observe o gráfico que relaciona a variação da
solubilidade em água de solutos sólidos, em função
da temperatura.
32
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ANÁLISE DE GRÁFICO - SOLUBILIDADE
1.
Como varia a solubilidade do brometo de potássio e do sulfato de
césio(II) com a temperatura?
2.
A solubilidade dos compostos referidos na alínea anterior é um
processo endotérmico ou exotérmico?
33
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PARÂMETROS DE QUALIDADE DE UMA ÁGUA - LEI DA QUALIDADE DA ÁGUA
DECRETO-LEI N.º 236/98 DE 1 DE AGOSTO
Parâmetro
Expressão
dos
resultados
Tipo de água A1
(obtida por tratamento
físico e desinfecção)
Tipo de água A2
(obtida por tratamento
físico e químico e
desinfecção)
Tipo de água A3
(tratamento físico,
químico de afinação e
desinfecção
VMR
VMA
VMR
VMA
VMR
VMA
pH, 25ºC
Escala
Sørensen
6,5 – 8,5
-
5,5 – 9,0
-
5,5 – 9,0
-
Temperatura
ºC
22
25
22
25
22
25
Nitratos
mg/L
25
50
-
50
-
50
Ferro
Dissolvido
mg/L
0,1
0,3
1,0
2,0
1,00
-
Cobre
mg/L
0,02
0,05
0,05
-
1,0
-
Zinco
mg/L
0,5
3,0
1,0
5,0
1,0
5,0
Chumbo
mg/L
-
0,05
-
0,05
-
0,05
Mercúrio
mg/L
0,0005
0,0010
0,0005
0,0010
0,0005
0,0010
Sulfatos
mg/L
150
250
150
250
150
250
Cloretos
mg/L
200
-
200
-
200
-
VMR – esta valor não deve ser ultrapassado; VMA – este valor não pode ser ultrapassado.
34
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A RETER

A solubilidade do oxigénio em água diminui com a temperatura. As
descargas de efluentes num rio aumentam a temperatura da água e
diminuem a quantidade de oxigénio dissolvido, provocando a morte dos
seres vivos, para além de acarretarem outros problemas ambientais.

A água para ser potável e poder ser consumida pelo ser humano necessita
que os valores referentes aos seus parâmetros de qualidade respeitem os
VMR e o VMA.
Solubilidade do compostos em água
Processo endotérmico
Processo exotérmico
Solubilidade do composto aumenta
com o aumento de temperatura
Solubilidade do composto diminuí
com o aumento de temperatura
35
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FICHA DE TRABALHO Nº2
1.
Classifique as seguintes frases em verdadeiras (V) ou
falsas (F). Justifiques as falsas.
a)
b)
c)
d)
e)
As descargas de efluentes num rio aumentam a
temperatura da água aumentando a quantidade de
oxigénio dissolvido.
Uma solução possui partículas de dimensões inferiores
a 1 nm.
Numa solução sobressaturada pode haver sólido
depositado.
A solubilidade é a quantidade máxima de soluto que é
possível dissolver num determinado volume de solvente,
a uma dada temperatura.
As soluções estão no estado físico do soluto.
36
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FICHA DE TRABALHO Nº2
1.
Qual a importância da temperatura de uma água na
quantidade de oxigénio dissolvido?
2.
Uma água do tipo A2 possui os seguintes parâmetros de
qualidade:
a)
Consultando a tabela (slide 33), indique, justificando se
esta água é própria para o consumo ou não.
37
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5. COMPOSIÇÃO QUANTITATIVA DE SOLUÇÕES
As partículas que constituem a matéria – átomos,
iões e moléculas – são reduzidíssimas dimensões.
 Numa pequena amostra de substância podem
existir milhões de partículas,
 Para calcular a quantidade de substância que se
encontra dissolvida.
 Os químicos definiram a mole como uma unidade
de grandeza fundamental – quantidade de
substância.

38
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5. COMPOSIÇÃO QUANTITATIVA DE SOLUÇÕES
O Sistema internacional de Unidades (SI) tem sete grandezas fundamentais e,
consequentemente, sete unidades fundamentais.
Grandeza
Sistema Internacional de
Unidades (SI)
Nome
Símbolo
Comprimento
metro
M
Massa
quilograma
kg
Tempo
segundo
S
Corrente
eléctrica
ampere
A
Temperatura
termodinâmic
a
kelvin
K
Quantidade de
substância
mole
Mol
Intensidade
luminosa
candela
cd
39
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QUANTIDADE DE SUBSTÂNCIA, MOLE
1 mol
Corresponde a 6,022 x 1023
partículas
O numero de partículas que existe numa mole é constante e
designa-se constante de Avogadro, NA, sendo o seu valor
NA = 6,022 x 1023 mol -1
40
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EXEMPLO
41
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MASSA ATÓMICA RELATIVA


As átomos têm uma massa extremamente pequena, daí que
para a determinar se utilizar como padrão de comparação o
isótopo do carbono-12.
Deste modo, para designar a massa de um átomo fala-se em
massa atómica relativa (Ar) pois esta é obtida em relação a
este padrão e é uma grandeza adimensional:
42
Inês Borralho - [email protected]
MASSA MOLECULAR RELATIVA
No caso de moléculas, fala-se de massa molecular
relativa (Mr) e o seu valor obtêm-se somando as
massas atómicas relativas dos átomos que
constituem o agregado.
 A massa molar (M) é a massa de 1 mole de
partículas e tem como unidade g/mol.
 A massa molar (M) é numericamente igual à
massa molecular relativa (Mr), mas não é
adimensional.

43
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EXEMPLO
44
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EXERCÍCIOS
45
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CONCENTRAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO

Uma solução só fica totalmente identificada se
conhecermos a sua composição quantitativa, ou seja, a
proporção de combinação entre os diversos constituintes.

Existem diversas formas de exprimir a composição
quantitativa de uma solução.







Concentração mássica;
Concentração;
Percentagem em massa;
Percentagem em volume;
Percentagem em massa/volume;
Partes por milhão;
E partes por bilião.
46
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CONCENTRAÇÃO MÁSSICA

A concentração mássica de uma solução representase por cm e é determinada fazendo o quociente entre
a massa de soluto (m) e o volume da solução (V), de
acordo com a seguinte expressão:
47
Inês Borralho - [email protected]
CONCENTRAÇÃO


Outra forma de exprimir a composição quantitativa de
uma solução é a concentração.
A concentração representa-se por c e traduz o
quociente entre a quantidade de substancia de soluto
(n) e o volume de solução (V), de acordo com a
seguinte expressão:
48
Inês Borralho - [email protected]
EXERCÍCIOS:


Pretende-se determinar a concentração mássica de uma
solução aquosa de sulfato de cobre(II).
Para tal utilizaram-se 2 g de sulfato de cobre(II) e 0,2 dm3 de
solução.


Utiliza a expressão 
Agora, determine a concentração da amostra anterior.

Primeiro, calcula a massa atómica do sulfato de cobre(II).

Depois utiliza a expressão 
49
Inês Borralho - [email protected]
PERCENTAGEM EM MASSA; EM VOLUME; EM
MASSA/VOLUME

Outras formas de exprimir a concentração de uma solução é através da
percentagem em massa, percentagem em volume e percentagem em
massa por volume.
50
Inês Borralho - [email protected]
EXERCÍCIOS:
51
Inês Borralho - [email protected]
PARTES POR MILHÃO E PARTES POR BILIÃO.


Ainda se podem utilizar outras maneiras para exprimir a
concentração de uma solução.
Quando se trata de quantidade muito pequenas de soluto
utilizam-se como unidade de medição partes por milhão e
partes por bilião.
Partes por milhão, ppm: partes de solutos (em massa ou em volume) por
milhões de partes de solução (em massa ou volume);
Partes por bilião, ppb: partes de solutos (em massa ou em volume) por
biliões de partes de solução (em massa ou volume);
52
Inês Borralho - [email protected]
A RETER:
53
Inês Borralho - [email protected]
FACTOR DE DILUIÇÃO

Quando a uma solução de uma determinada
concentração se adiciona um solvente, o
volume aumenta, daí que a sua concentração
diminui, este processo designa-se por diluição
da solução.
54
Inês Borralho - [email protected]
FACTOR DE DILUIÇÃO

Ao efectuar uma diluição, a quantidade de
substância do soluto mantém-se, logo:
55
Inês Borralho - [email protected]
FACTOR DE DILUIÇÃO
Se o volume da solução aumentar dez vezes, a
sua concentração fica dez vezes menor e dizse, então, que o factor de diluição da solução é
dez.
 O factor de diluição determina-se através da
seguinte expressão:

56
Inês Borralho - [email protected]
EXERCÍCIOS
57