QUÍMICA
PRÉ-VESTIBULAR
LIVRO DO PROFESSOR
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© 2006-2008 – IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do
detentor dos direitos autorais.
I229
IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. —
Curitiba : IESDE Brasil S.A., 2008. [Livro do Professor]
832 p.
ISBN: 978-85-387-0577-2
1. Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título.
CDD 370.71
Disciplinas
Autores
Língua Portuguesa
Literatura
Matemática
Física
Química
Biologia
História
Geografia
Francis Madeira da S. Sales
Márcio F. Santiago Calixto
Rita de Fátima Bezerra
Fábio D’Ávila
Danton Pedro dos Santos
Feres Fares
Haroldo Costa Silva Filho
Jayme Andrade Neto
Renato Caldas Madeira
Rodrigo Piracicaba Costa
Cleber Ribeiro
Marco Antonio Noronha
Vitor M. Saquette
Edson Costa P. da Cruz
Fernanda Barbosa
Fernando Pimentel
Hélio Apostolo
Rogério Fernandes
Jefferson dos Santos da Silva
Marcelo Piccinini
Rafael F. de Menezes
Rogério de Sousa Gonçalves
Vanessa Silva
Duarte A. R. Vieira
Enilson F. Venâncio
Felipe Silveira de Souza
Fernando Mousquer
Produção
Projeto e
Desenvolvimento Pedagógico
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Propriedades
coligativas
soluções iônicas
Quando observamos uma fruta sem casca,
pera ou maçã, por exemplo, que contém uma certa
quantidade de açúcar e colocamos essa fruta em
contato com uma solução concentrada de açúcar
(caldo), ocorre um movimento espontâneo de água
e açúcar nos dois meios em uma tentativa de igualar
as concentrações. Com isso, observa-se que a fruta,
ao perder água, adquire uma consistência mais
firme e, incorporando açúcar, passa a ter um sabor
mais doce, eis uma boa ideia sobre a aplicação das
propriedades coligativas.
O efeito coligativo
Sabe-se que o número de partículas de soluto
dissolvido em um solvente (independente da natureza do soluto) atribui à solução formada uma série
de propriedades chamadas coligativas. Quando
fazemos o estudo das coligativas, comparamos o
comportamento da solução em certas condições
com o comportamento do respectivo solvente nas
mesmas condições.
As propriedades coligativas não dependem na
natureza do soluto, mas apenas do número de partículas do soluto adicionados do solvente.
O efeito coligativo será o mesmo se o número
de partículas adicionadas em determinado volume
de solvente for o mesmo.
soluções
EM_V_QUI_018
soluções
moleculares
São as que possuem apenas moléculas como partículas dispersas. Neste
caso, o número de partículas de
soluto existentes na solução é igual
ao número de moléculas que foram
dissolvidas no solvente.
São as que possuem íons como
partículas dispersas (não tem que
contar só íons), podendo também
apresentar moléculas não-ionizadas. Portanto, o número de partículas de soluto existentes na solução
depende:
• do número de íons presentes;
• do grau de dissociação ou ionização ( ) do composto.
a)1 mol de partículas (íons, átomos, moléculas)
– 6,02 . 1023 partículas.
b)1 massa molar equivale à massa de 1 mol de
moléculas.
c)o efeito coligativo das soluções iônicas é
sempre maior que o das soluções moleculares, pois o número de partículas nas
soluções iônicas é maior.
Fator de Van’t Hoff
Em torno de 1880, Van’t Hoff percebeu, em
função dos seus experimentos, que o número de
partículas de uma solução podia ser previsto por
meio de cálculos.
O número de partículas em solução
(ps) é igual ao número de partículas
dissolvidas (pd) vezes o fator de
correção de Van’t Hoff (i)
ps = pd . i
Fator de correção (i)
α = grau de ionização ou dissociação
q = n.° total de íons liberados
i = 1 + α . (q – 1)
i = ps / pd
Se um composto libera um número
total de íons igual a q, na ionização
total de uma partícula, quando n
partículas forem ionizadas, temos:
n . q = α . pd . q
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1
Tonoscopia
A tonoscopia estuda o abaixamento da pressão
máxima de vapor de um solvente, causado pela adição de um soluto não-volátil.
•• A qualquer temperatura, as moléculas de água
na fase líquida movimentam-se e colidem
entre si, efetuando constantemente trocas de
energia. De vez em quando, uma molécula de
água localizada na superfície adquire energia
suficiente para romper as ligações intermoleculares feitas com outras moléculas, escapando
para fora da massa líquida. A evaporação é uma
sucessão de eventos como esse.
•• Em teoria, qualquer substância, sólida ou líquida, em temperatura diferente de zero K, possui
uma pressão de vapor que lhe é característica
e que aumenta com o aumento da temperatura.
Substâncias que à temperatura ambiente têm
pressão de vapor muito reduzida são consideradas não-voláteis.
•• Considerando um recipiente fechado, em que
coexistem em equilíbrio as fases líquida e de
vapor de determinada substância ou solução,
podemos dizer que a pressão máxima de vapor
é a maior pressão que os vapores de um líquido
exercem em determinada temperatura.
Composição da solução quantidade de
matéria (n) de sacarose/kg de água
Pressão de vapor em mmHg
H2Osolução
H2Opura
1,0 . 10-2
759,7
760,0
5,0 . 10
-2
759,3
760,0
1,0 . 10-1
758,6
760,0
2,0 . 10-1
757,3
760,0
5,0 . 10-1
753,2
760,0
8,0 . 10-1
749,2
760,0
Se desenharmos em um mesmo gráfico da pressão em mmHg, em função da temperatura em °C, as
curvas da pressão máxima de vapor de um solvente
puro e da pressão máxima de vapor do solvente na
solução, iremos observar que os traçados dessas
duas curvas seguem bem próximos um do outro.
Pode-se dizer que as curvas do solvente puro
e da solução ideal são equidistantes (quase paralelas). A distância entre as curvas depende apenas do
número de partículas do soluto: quanto menor for o
número de partículas do soluto, mais próximas as
curvas se situarão. Observe, a seguir, o gráfico das
curvas da pressão máxima de vapor da água pura e
da solução aquosa de sacarose.
1 000
Pressão/mmHg
p (solução)
900
800
p2 (solvente puro)
p2
700
600
∆ p = p2 - p
p
500
400
300
100
0
2
Quando a pressão máxima de vapor se iguala à
pressão externa local, o líquido entra em ebulição, por
esta razão, em geral, em função da altitude, quando
a pressão atmosférica diminui, devido ao aumento
da altitude, o ponto de ebulição das substâncias
diminui, o que traz uma série de consequências,
entre elas a maior dificuldade de cozinhar alimentos
ou fazer chá.
Sabemos também que a pressão do vapor do
solvente na solução é sempre menor que a do respectivo solvente puro.
Por exemplo, a tabela a seguir mostra como o
aumento progressivo do número de partículas de
sacarose dissolvidas numa mesma quantidade de
água vai diminuindo progressivamente a pressão de
vapor desse solvente.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Temperatura/°C
Leis da tonoscopia
Lei de Raoult
Em uma solução ideal, o abaixamento da pressão máxima de vapor (Dp) em relação à pressão máxima de vapor do solvente puro (p2) é igual à fração
em quantidade de matéria do soluto (x1)
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EM_V_QUI_018
Pressão máxima de vapor
200
Lei de Babo
não-volátil é sempre maior que o ponto de ebulição
do solvente puro (sob mesma pressão).
Sabemos que a temperatura é uma medida da
agitação térmica das partículas que constituem a
substância; assim sendo, quanto maior a temperatura, maior a agitação das moléculas e maior a pressão
de vapor da substância na fase líquida.
Quando se comparam substâncias diferentes,
existem outros fatores a se considerar em relação às
diferenças de pontos de ebulição, como, por exemplo,
as forças intermoleculares, a polaridade etc. Podemos
dizer também que, entre substâncias que estabelecem o mesmo tipo de interação intermolecular, terá
o maior ponto de ebulição aquela que possui a maior
massa molar.
Temperatura de
ebulição em °C a
760 mmHg
Temperatura de
ebulição em °C a
760mmHg
Água na
solução
Ebulioscopia
Água
pura
de vapor.
Água na Pressão de vapor em
solução
mmHg a 100°C
= abaixamento relativo da pressão máxima
Pressão de vapor em
mmHg a 100°C
p = abaixamento absoluto da pressão máxima
de vapor.
1,0 . 10-2
760,0
759,9
100
100,01
5,0 . 10
-2
760,0
759,3
100
100,03
1,0 . 10
-1
760,0
758,6
100
100,05
2,0 . 10
-1
760,0
757,3
100
100,10
5,0 . 10
-1
760,0
753,2
100
100,26
8,0 . 10-1
760,0
749,1
100
100,42
Água
pura
não varia com a temperatura.
A tabela a seguir mostra como o aumento progressivo do número de partículas de sacarose dissolvidas em certa massa de água, ao mesmo tempo
que faz diminuir a pressão de vapor na solução, faz
aumentar o ponto de ebulição.
Composição da solução: quantidade de matéria de sacarose,
C12H22O11, por kg de água, H2O
O abaixamento relativo da pressão de vapor
Observe que, à medida que o solvente vai
evaporando, a concentração da solução vai aumentando; por isso, considera-se ponto de ebulição da água na solução a temperatura em que a
ebulição tem início.
Se fizermos um gráfico da pressão de vapor
em função da temperatura no qual estejam assinaladas as curvas da pressão de vapor de um solvente puro e de uma solução ideal desse solvente,
iremos observar a variação que ocorre no ponto de
ebulição, e.
Pressão/mmHg
Se observarmos substâncias de massa molar
próxima, porém com interações distintas, o ponto
de ebulição será maior, quanto mais intenso for a
ligação intermolecular:
pontes de hidrogênio > dipolo permanente >
forças de Van der Waals.
p2
∆e
∆ e = t - t2
P
EM_V_QUI_018
t2
A ebulioscopia estuda o aumento do ponto de
ebulição do solvente, ocasionado pela adição de um
soluto não-volátil.
Temos que a temperatura em que se inicia
a ebulição do solvente em uma solução de soluto
p
t
Temperatura/°C
Leis da ebulioscopia
Está fundamentada na Lei de Raoult já que
a diferença entre o ponto de ebulição do solvente
numa solução t e o ponto de ebulição de solvente
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3
A crioscopia está relacionada ao ponto de solidificação das substâncias. Para que haja a solidificação, as moléculas perdem energia e a temperatura
diminui.
Logo, quanto menor a temperatura, menor será
a agitação molecular e, com isso, menor será a pressão de vapor da substância. Entre as substâncias
que estabelecem o mesmo tipo de interação entre as
moléculas, terá o ponto de solidificação mais baixa
aquela que possuir a menor massa molar e isso irá
requerer uma perda de energia maior.
O ponto de solidificação será mais baixo, quanto
mais fraco for a ligação intermolecular estabelecida.
A crioscopia estuda justamente o abaixamento
do ponto de solidificação do solvente causado pela
adição de um soluto não-volátil.
Pressão de vapor e a
solidificação
Para que um líquido puro passe da fase líquida
para a fase sólida, isto é, para que atinja o ponto de
solidificação, é necessário que as pressões de vapor
da fase líquida e da fase sólida se tornem iguais.
No ponto de
solidificação
4
pressão máxima de vapor
na fase líquida
pressão máxima de
= vapor na fase sólida.
Considere um sistema contendo um líquido puro
durante o ponto de solidificação, que ocorre para esse
líquido a uma temperatura de x°C.
A adição de um soluto ao sistema, formando
uma solução ideal, baixa a pressão de vapor da fase
líquida e interrompe a solidificação.
Para que a solução volte a se solidificar, é necessário resfriá-la para baixar a pressão de vapor da fase
sólida tornando-a novamente igual à da fase líquida,
o que irá ocorrer a uma temperatura inferior a x °C.
Quando uma solução entra em solidificação, o
solvente começa a se solidificar primeiro, tornando
a solução cada vez mais concentrada (lembre-se,
por exemplo, de que o gelo formado a partir da água
do mar não é salgado); isso faz com que o ponto de
solidificação diminua progressivamente.
Pressão/mmHg
solvente puro
(líquido)
p2
p
solvente puro
(sólido)
solvente na
solução ideal
∆ c = θ2 - θ
θ
θ2
Temperatura/°C
Lei do crioscópio
Fundamenta-se na Lei de Raoult.
A diferença entre o ponto de solidificação do
solvente puro e a temperatura de início de solidificação do solvente em uma solução ideal (AC =>
abaixamento criscópico) é diretamente proporcional
à concentração molal da solução.
c= Kc . w ou 2 – = Kc . w
Diagrama de fases e grau de
liberdade
Se, para uma determinada substância, esquematizarmos em um mesmo gráfico as curvas da
variação de temperatura de ebulição e de temperatura de solidificação, em função da pressão de
vapor, o ponto onde essas duas curvas coincidem é
denominado ponto triplo da substância e representa
o equilíbrio:
fase sólida
fase líquida
fase vapor
A curva que mostra as variações da temperatura
da substância em pressões abaixo do ponto triplo é
denominada curva de sublimação.
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EM_V_QUI_018
Crioscopia
Por esse motivo, considera-se o ponto de solidificação de uma solução como a temperatura em que
a solidificação teve início.
Fazendo-se um gráfico da pressão em função da
temperatura, em que estejam assinaladas às curvas
da pressão de vapor de um solvente puro nas fases
sólida e líquida e de uma solução ideal desse solvente,
podemos observar o abaixamento, c= 2 – , que ocorre no ponto de solidificação da solução, , em relação
ao do solvente, 2.
IESDE Brasil S.A.
puro t2 corresponde à elevação ebulioscópica ( ep),
e é diretamente proporcional à concentração molal
dessa solução.
e = Ke . w ou t . t2 = Ke . w
onde w = molalidade
m1
w=
M1 . m2(kg)
Para a água, por exemplo, o ponto triplo ocorre na pressão de 4,579mmHg e na temperatura de
0,0098°C. O diagrama de gases da água é representado, então, como no gráfico a seguir.
P(mmHg)
760
sol
Fase
sólida
Osmoscopia
Fase
líquida
idifi
ão
caç
4,579
sublimação
0
A osmose é um dos fenômenos responsáveis pela
ascensão da seiva nas plantas. Vemos que a solução
existente no interior da raiz é mais concentrada do que
na terra ao seu redor, por isso ocorre a passagem de
líquidos da terra para o interior da planta.
ão
liç
u
eb
Fase
vapor
0,0098
100
t(°C)
•• Nos pontos que formam a curva de ebulição,
coexistem as fases líquida e vapor.
•• Nos pontos que formam a curva de solidificação, coexistem as fases sólida e líquida.
•• Nos pontos que formam a curva de sublimação, coexistem as fases sólida e vapor.
As variáveis como pressão, temperatura, concentração, que (conforme cada caso) precisam ser
definidas para descrever perfeitamente um sistema
em equilíbrio de fases, são denominadas componentes independentes (C) do sistema. O valor de
qualquer outra variável é fixado em função desses
componentes independentes.
O número de fatores que devem ser especificados para descrever completamente um sistema e que
podem ser variados sem alterar o número de fases (F)
denomina-se grau de liberdade (L) ou variância e é
calculado pela equação de Gibbs: L = C + 2 – F.
O grau de liberdade (L) de um sistema é o
número de condições que podem ser modificadas
livremente sem o desaparecimento ou a formação
de uma fase.
Considere, por exemplo, um sistema formado
pela substância água, que pode ser definido pelas
variáveis pressão e temperatura, com número de
componentes independentes C = 1.
•• Sistema 1: água numa única fase, F = 1. Para
cada temperatura da água em determinada
fase, há vários valores possíveis de pressão
e vice-versa. Calculando o valor de L, temos:
L = 2. Sistema bivariante.
EM_V_QUI_018
•• Sistema 3: água no ponto triplo, F = 3. Existe
apenas uma temperatura e uma pressão que
corresponde ao ponto triplo. Calculando o valor de L, temos: L = 0. Sistema nulivariante.
•• Sistema 2: água mudando de fase, F = 2.
Para cada temperatura da água mudando
de fase existe um único valor possível de
pressão e vice-versa. Calculando o valor de
L, temos: L = 1. Sistema univariante.
Se pensamos sempre em atingir um “equilíbrio”,
podemos observar que, se duas soluções de mesmo
solvente, porém com concentrações distintas, forem
separadas por uma membrana semipermeável, espontaneamente o solvente irá passar da mais diluída
para a mais concentrada, para que possamos igualar
as concentrações.
A osmoscopia estuda a passagem espontânea
de solvente de uma solução mais diluída para uma
mais concentrada através de membranas semipermeáveis.
Conceitos fundamentais
Difusão trata-se do movimento espontâneo
das partículas de uma substância ao se espalharem
uniformemente em meio a partículas de uma outra
substância, ou mesmo ao atravessarem uma parede
porosa.
Membranas semipermeáveis são membranas que possuem uma ação seletiva quanto ao tipo
de substância que pode atravessá-las, exemplo mais
comum é a membrana celular.
Osmose palavra que vem do grego e significa
impulso, é o nome que se dá à passagem de solvente
através da membrana.
Osmose
É comum que ocorra no sentido:
solvente
solução;
solução menos concentrada
concentrada.
solução mais
Isso se explica em função da maior pressão de
vapor de solvente puro ou de solvente na solução
menos concentrada.
Quando se quer impedir a osmose, é preciso
exercer sobre um sistema uma pressão no sentido
inverso ao da osmose, a qual denominamos pressão
osmótica.
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5
Como as soluções ideais tem um comportamento semelhante ao dos gases ideais, podemos
calcular essa pressão osmótica pela equação de
Clapeyton.
1. Considere 4 frascos de 2 litros de capacidade, numerados de I a IV, aos quais foram acrescentados simultaneamente 800mL de um líquido (como é descrito a seguir).
Imediatamente após a adição do líquido, cada frasco é
hermeticamente fechado e mantido em repouso por 4
semanas, sob a mesma temperatura.
I. Água.
II. Solução aquosa 0,1 mol/L de sacarose, C12H22O11(aq).
6
III. Solução aquosa 0,1 mol/L de nitrato de potássio,
de nitrato de potássio, KNO3(aq) % = 100%.
IV. Solução aquosa 0,1 mol/L de fosfato de sódio,
Na3PO4(aq) % = 100%.
a) Calcule o número de partículas de soluto em cada
frasco e explique o que se pode esperar do nível de
cada líquido no frasco após o tempo de repouso.
b) Qual apresenta maior pressão de vapor? Justifique.
c) Qual apresenta maior temperatura de ebulição?
Justifique.
d) Qual apresenta maior temperatura de congelamento? Justifique.
``
Solução:
a) Frasco I: água pura (zero partícula de soluto).
Frasco II:
1 C12H22O11(s)
1 C12H22O11(aq)
0,1 mol de C12H22O11(s) 0,1 mol de C12H22O11(aq)
0,1 mol de C12H22O11(s) ------ 1 000mL de C12H22O11(aq)
x ----------------------------------- 800mL de C12H22O11(s)
0,1 = 1 000
x = 800.0,1
800
1 000
x
x = 0,08 mol ou 0,08 . 6,02 . 1023
x = 4,816 . 1022 ou 4,82 . 1022 partículas
Frasco III: 1 KNO3(s) 1 K1+ (aq)+ 1 NO31-(aq)
0,1 mol
0,1 mol + 0,1 mol
0,2 mol de partículas ----------- 1 000mL de solução
y -------------------------------------- 800mL de solução
0,2 = 1 000
x = 800.0,2
y
800
1 000
y = 0,16 mol ou 0,16 . 6,02 . 1023
y = 9,63 . 1022 partículas
Frasco IV: 1 Na5PO4(s) 3 Na1+(aq) + 1 PO43-(aq)
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EM_V_QUI_018
Assim, se considerarmos duas soluções, a solução A mais concentrada e a solução B mais diluída,
ocorrerá passagem de solvente da solução B para a
solução A.
A medida da pressão osmótica – a pressão que
é preciso exercer sobre a solução A para impedir
que a osmose ocorra espontaneamente (de B para
A) – é diretamente proporcional à concentração da
solução A.
Observe pela equação de Van’t Hoff que, sendo
R uma constante e T a temperatura absoluta (em
kelvin) da experiência (também constante), a pressão
osmótica, passa a depender apenas da concentração em qualidade de matéria M.
Quanto maior for a concentração em quantidade de matéria M da solução, maior será sua pressão
osmótica e vice-versa.
=M .R.T
ou =M .R.T
Lembre-se também de que, em se tratando de
soluções iônicas, a expressão da pressão osmótica
deve ser corrigida pelo fator i de Van’t Hoff.
Assim, para soluções de eletrólitos, calculamos
a pressão osmótica pela expressão:
. V = n . R . T . i ou =M.R.T.i
É importante, ainda, sabermos que as soluções
podem ser classificadas quanto às suas pressões
osmóticas da seguinte maneira: sejam duas soluções
A e B, de pressões osmóticas respectivamente A e
B à mesma temperatura.
A solução A é hipertônica em relação à solução
B quando:
A
B
A solução A é hipotônica em relação à solução
B quando:
A
B
A solução A é isotônica ou isosmótica em relação à solução B quando:
A= B
0,1 mol 0,3 mol + 0,1 mol
podemos concluir que, para solidificá-lo, ainda que a
temperaturas tão baixas quanto 1,0K, a pressão mínima
exigida é de 26 atmosferas.
O hélio também apresenta anomalias quanto à sua
densidade na fase líquida, ou seja, ela é bem menor do
que se poderia esperar por sua massa e por seu raio
atômico, atingindo um valor máximo na temperatura
de 2,18K, na região onde convencionou-se chamar a
fase líquida de hélio I. Na região onde a fase líquida
é denominada hélio II, devido à baixa densidade e à
elevada tensão superficial do hélio, ocorre o fenômeno
da superfluidez, ou seja, ao ser colocado em um
recipiente aberto, o hélio líquido forma um menisco,
que se estende ao longo das paredes internas e
desce pelas externas até abandonar completamente
o recipiente.
Em relação ao diagrama de fases do hélio, indique:
a) A temperatura e a pressão a partir das quais coexistem as fases gasosa e líquida do hélio.
0,4 mol de partículas ---------- 1 000mL de solução
z ------------------------------------ 800mL de solução
1 000
800.0,4
0,4
x = 1 000
z = 800
z = 0,32 mol ou 0,32 . 6,02 . 1023
z = 1,926 . 1023 ou 1,93 . 1023 partícula
A pressão de vapor do solvente diminui com o aumento
de partículas dissolvidas; assim:
pH2O > pC12H22O11(aq) > pKNO3(aq) > pNa3PO4(aq)
A solução que apresenta maior pressão de vapor evapora
mais rapidamente; portanto, o nível de líquido nos frascos
em ordem crescente será:
frasco I < frasco II < frasco III < frasco IV
b) O frasco I, que contém água pura.
c) A maior temperatura de ebulição corresponde ao
sistema com menor pressão de vapor: o frasco IV.
d) A maior temperatura de congelamento corresponde ao sistema que contém água pura (frasco I). Em
todos os demais há soluto dissolvido na água. Esse
soluto diminui a temperatura de congelamento (efeito
crioscópico).
2. O hélio (He) é a única substância que não possui um
ponto triplo, isto é, que não existe nenhuma condição
de temperatura e pressão na qual coexistam as fases
sólida, líquida e vapor, conforme mostra o diagrama de
fases esquematizado a seguir.
P/atm
b) A temperatura e a pressão a partir das quais
coexistem as fases sólida e líquida do hélio (hélio II).
``
Solução:
a) 0,1atm/2,18K.
b) 30atm/1,8K.
3. (Vunesp) No gráfico a seguir, as curvas I, II, III e IV correspondem à variação de pressão de vapor em função
da temperatura de dois líquidos puros e das respectivas
soluções de mesma concentração de um mesmo sal
nesses dois líquidos. O ponto de ebulição de um dos
líquidos é 90°C.
50
Pressão de vapor/mmHg
40
800
sólido
líquido
(hélio II, superfluidez)
26
EM_V_QUI_018
IV
740
líquido
I,
10 (hélio
densidade
0,1
máxima)
1,0
III
760
20
0
I II
780
30
720
700
gás
1,8 2,18 2,6
3,4
4,2
5,0
680
6,0
T/K
Se hélio sólido e hélio gasoso são postos em contato,
uma das fases desaparece e permanece apenas a
outra. Ou o sólido funde, restando apenas hélio líquido
e gasoso, ou, então, o gás condensa, resultando em
hélio sólido e líquido.
Outra característica peculiar do hélio é não se solidificar
a nenhuma temperatura quando submetido à pressão
correspondente à sua pressão de vapor. Pelo diagrama,
50 60 70
80 90 100 110
Temperatura/°C
Utilizando os números das curvas respectivas:
a) indicar quais curvas correspondem aos líquidos
puros. Indicar, entre os dois, qual é o líquido mais
volátil e justificar.
b) indicar quais curvas correspondem às soluções.
Justificar.
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7
b) fervia rapidamente, porque a temperatura de ebulição estava acima de 100°C devido à rarefação do
ar e ao consequente aumento de sua pressão de
vapor.
Solução:
a) A curva I corresponde a um líquido puro e a curva II
corresponde à solução ideal desse líquido, que teve
um aumento na temperatura de ebulição provocado pela adição de um soluto.
c) fervia rapidamente, porque a temperatura de ebulição estava acima de 100°C devido à baixa pressão
atmosférica.
A mesma situação se verifica na curva III, que corresponde a um líquido puro, enquanto a curva IV
corresponde a uma solução ideal desse líquido, que
teve sua temperatura de ebulição aumentada devido à adição de um soluto.
d) não fervia, porque a baixa umidade e temperatura
aumentaram a pressão de vapor do líquido a ponto
de impedir que entrasse em ebulição.
e) fervia tão rapidamente quanto ao nível do mar e
apresentava ponto de ebulição idêntico, pois tratava-se do mesmo composto químico e, portanto,
não poderia apresentar variações em seus “pontos
cardeais”, ou seja, os pontos de fusão e de ebulição
e sua densidade.
Entre os líquidos I e III, o líquido I é o mais volátil
porque, sob uma mesma pressão, o líquido I entra
em ebulição antes do líquido III.
b)As curvas II e IV, conforme justificado no item anterior.
4. No desenho animado O Natal de Charlie Brown, as crianças brincam na neve e um dos personagens é desafiado
a colocar a língua em um poste coberto de gelo. Quando
a criança atende ao desafio, sua língua gruda no gelo e
o personagem fica preso ao poste.
Trata-se de um fenômeno real e de uma brincadeira
comum entre as crianças de regiões onde o inverno
é rigoroso e costuma nevar. Outro filme que explora
o fenômeno é o Debi & Loide, no qual um dos
protagonistas fica preso pela língua quando andava em
um teleférico.)
Explique por que esse fenômeno ocorre.
``
``
6. (FGV) Em países onde os invernos são rigorosos,
coloca-se sobre o leito das ruas consideradas prioritárias ao trânsito uma mistura de cloreto de sódio, NaC ,
cloreto de cálcio, CaC 2, e areia para diminuir os riscos
de derrapagens dos veículos durante os períodos de
nevadas. Cada um desses produtos tem uma função
definida, que associadas são muito eficientes. Indique
a afirmação correta.
a) O cloreto de sódio abaixa o ponto de congelamento
da água; o cloreto de cálcio, quando se dissolve,
absorve calor e a areia aumenta a aderência dos
pneus ao solo.
Solução:
Os sais e as demais substâncias dissolvidas na saliva
provocam uma redução da temperatura de solidificação
da água, porém a água contida no interior das células
apresenta quantidade inferior de solutos, congelando-se
com maior facilidade.
b) O cloreto de sódio eleva o ponto de congelamento
da água; o cloreto de cálcio, quando se dissolve,
absorve calor e a areia aumenta a aderência dos
pneus ao solo.
c) O cloreto de sódio abaixa o ponto de congelamento
da água; o cloreto de cálcio, quando se dissolve, libera calor e a areia aumenta a aderência dos pneus
ao solo.
Como as células permitem a entrada e a saída de água,
ocorre a cristalização da água das células com a água
do gelo por meio de pontes de hidrogênio. As pontes
de hidrogênio provocam a adesão da língua ao gelo
do poste.
d) O cloreto de sódio abaixa o ponto de congelamento
da água; o cloreto de cálcio dissolve-se por meio
de uma reação endotérmica e a areia aumenta a
aderência dos pneus ao solo.
(Observe, porém, que as pontes de hidrogênio não são
fortes o suficiente para aguentar a massa de um adulto
pendurado em um teleférico.
5. (Fafica) Em um acampamento à beira-mar, um campista
conseguiu preparar arroz cozido utilizando-se de água,
arroz e uma fonte de aquecimento. Quando esse mesmo
campista foi para uma montanha a 5 000m de altitude,
observou, ao tentar cozinhar arroz, que a água:
Solução: A
e) O cloreto de sódio eleva o ponto de congelamento
da água; o cloreto de cálcio dissolve-se por meio
de uma reação endotérmica e a areia aumenta a
aderência dos pneus ao solo.
``
Solução: C
a) fervia, mas o arroz ficava cru, porque a água estava
fervendo a uma temperatura inferior a 100°C devido
ao abaixamento de sua pressão de vapor;
8
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EM_V_QUI_018
``
8. (PUC) A dissolução de 3g de uma substância desconhecida em 100g de tetracloreto de carbono. CC 4 eleva
o ponto de ebulição do CC 4 de 0,60°C.
A constante ebuliométrica Ke, do CC 4 é igual a 5,03°C/
molal, enquanto a constante criométrica, Kc vale 31,8°C
molal para o mesmo solvente.
Para uma solução com a composição acima indicada,
pede-se calcular:
a) o abaixamento do ponto de congelamento do CC 4.
7. O diabetes é um mal que aflige milhões de pessoas
no mundo inteiro.
A doença manifesta-se quando o pâncreas deixa de
produzir insulina, enzima (proteína) responsável pela
redução da glicose, C6H12O6, na corrente sanguínea
pela entrada dessa substância nas células.
O diabetes provoca vários distúrbios que vão desde
a dificuldade de cicatrização de ferimentos até à
cegueira e ao coma, podendo resultar em morte.
Existem dois tipos de diabetes. O diabetes do tipo O
é causado por um processo degenerativo que destrói
as células pancreáticas. Por esse motivo, o portador
passa a necessitar da administração contínua de
insulina, por via venosa, para sobreviver.
A insulina não pode ser tomada por via oral porque
é uma proteína e seria digerida.
O diabetes do tipo 2 é o mais simples e manifestase principalmente em adultos; a diferença é que o
pâncreas produz insulina, mas o organismo apresenta
uma resistência à sua ação.
Nesse caso, o diabético é obrigado a manter os níveis de
açúcar com auxílio de medicamentos e dietas com baixo
teor de açúcares e amido. Pode haver uma necessidade
temporária de uso de insulina conforme o quadro
apresentado pelo paciente, como infecções, efeitos
colaterais medicamentosos e excesso de peso.
Suponha que o exame de uma amostra de sangue de
um diabético acuse uma concentração de glicose igual
a 270mg/L. Qual o número de partículas de glicose
dispersas no sangue desse paciente? Considere o
volume total de sangue no organismo igual a 6L.
``
b) a massa molecular do soluto desconhecido.
``
Solução:
c
c
31,8
Kc
=
=
e
0,60
5,03
Ke
0,60
.
31,8
c=
c = 3,79°C
5,03
K . m .1 000
31,8 . 3 . 1 000
c= c 1
3,79°C =
M1 . m2
M1 . 100
31,8
.
3
.
1
000
M1 =
M1 251,7u
3,79 . 100
9. As águas do Mar Morto são conhecidas por apresentarem alta concentração de sulfeto de sódio, Na2S. Como
consequência, a força de empuxo que atua sobre as
pessoas que mergulham nessas águas é grande o suficiente para permitir que elas fiquem boiando sem fazer
esforço algum. O nome Mar Morto vem do fato de suas
águas serem inóspitas para a maior parte das espécies
de vida existentes em outras águas oceânicas.
(Empuxo é uma força vertical de baixo para cima que
os líquidos exercem em corpos que neles estão total ou
parcialmente imersos, cuja intensidade é igual ao peso
da porção de líquido deslocada pelo corpo.)
a) Entre uma amostra de água do Mar Morto e uma
amostra de água do Oceano Atlântico, nas mesmas
condições de pressão e temperatura, indique, justificando, qual evapora com maior rapidez.
Solução:
b) Explique, baseado no conceito de osmose, por que
as águas do Mar Morto não são adequadas ao desenvolvimento de peixes e plantas aquáticas.
Massa molar da glicose, C6H12O6 = 180g/mol
270mg de glicose ---------------------------- 1L
x ------------------------------------------------ 6L
1
270
=
x = 1 620
x
1
6
x = 1 620mg ou 1,62g de glicose
EM_V_QUI_018
180g de glicose ---------------------------- 1 mol
1,62g de glicose --------------------------------- y
180 = 1
y = 1,62.1
180
y
1,62
y = 0,009 mol de glicose
0,009 . 6,02 . 1023 = 5,418 . 1021 partículas.
``
Soluções:
a) A água do Atlântico evapora com maior rapidez por
apresentar menor concentração de solutos e, portanto,
maior pressão de vapor.
b) As águas do Mar Morto apresentam uma concentração elevada de sais e, consequentemente, uma elevada
pressão osmótica. As células animais e vegetais em
contato com esse meio tendem a sofrer desidratação,
ou seja, a água passa do corpo do animal ou do vegetal
para as águas do Mar Morto, o que torna inviável a sobrevivência dessas espécies.
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10. Um soro feito em casa e usado para combater a desidratação é preparado com 0,30g de cloreto de sódio,
NaC e 1,20g de sacarose, C12H22O11, em 100,0mL de
água, na temperatura de 37°C.
Admita que o cloreto de sódio esteja totalmente
dissociado.
Dado: R = 0,082atm .L . mol -1 . K -1. Considere a
equivalência: 0°C = 273K.
a) Qual a pressão osmótica dessa solução?
b) Sabendo que a pressão osmótica do sangue é igual
a 7,8atm a 37°C (temperatura do corpo), determine
se, nessa temperatura, o soro é hipotônico, hipertônico ou isotônico ao sangue.
c) Calcule a massa de NaC e de C12H22O11 que se
deve utilizar, seguindo a proporção indicada no
enunciado, para preparar 100,0mL, a 37°C, de um
soro isiotônico em relação ao sangue.
a) Massa em g/mol: NaC = 58,5 e C12H22O11 = 342
ntotal
=M.R.TeM=
V(L)
n NaC
=
0,0051 mol
MNaC
n NaC
=
58,5
1-
0,0307 mol
+ nC H O
12 22 11
0,0051 mol de Na1+ em
0,0137 mol total
x
0,0051
0,0137
=
x
0,0307
0,0307 mol total
em
x=
0,0307 . 0,0051
0,0137
x = 0,0114 mol de Na1+
0,0051 mol de C 1–
1NaC (s)
em
0,0137 mol total
1Na1+(aq) + 1C
1-
(aq)
nNaC = 0,0114
n NaC
Cálculo da quantidade de matéria de Na1+ e C 1-:
H20( )
1NaC (s)
1Na1+(aq) + 1C 1-(aq)
=
0,0078 mol de C12H22O11 em 0,0137 mol total
z
em 0,0307 mol total
0,0137
0,0307 . 0,0035
0,0035
=
z=
0,0307
z
0,0137
z = 0,0045 mol de C12H22O11.
Cálculo da massa de NaC :
m = 0,0114 . 58,5
1 mol de NaC contém 2 mol de íons
m=n.M
0,0051 mol de NaC contém x
2
1
0,0051 . 2
=
x=
x
0,0051
1
x = 0,0102 mol de ions.
Cálculo da massa de C12H22O11.
m n.M
Cálculo da quantidade de matéria de C12H22O11:
mC H O
1,20
12 22 11
nC H O =
nC H O =
MC H O
12 22 11
12 22 11
342
12 22 11
nC H O = 0,0035 mol
12 22 11
Cálculo da quantidade de matéria total:
ntotal = 0,0102 + 0,0035
ntotal = 0,0137 mol
Cálculo da pressão osmótica:
=
10
ntotal = nNa1+ + nC
ntotal
y = 0,0114 mol
ntotal = nNa+ + nC - + nC H O
12 22 11
Cálculo da quantidade de matéria de NaC
0,30
7,8 . 0,100
ntotal = 0,082 . 310,15
y
em
0,0307 mol total
0,0137
0,0307 . 0,0051
0,0051
=
y=
0,0307
0,0137
y
Soluções:
mNaC
b) Como a pressão osmótica do sangue é 7,8atm, o soro
preparado é hipotônico em relação ao sangue.
. V(L)
ntotal . R . T
ntotal =
c) =
V(L)
R.T
ntotal . R . T
V(L)
=
0,0137 . 0,082 . 310,15
0,100
m = 0,0078 . 342
m = 0,67g
m 2,67g
11. A ocorrência de fenômenos químicos e físicos sempre
envolve trocas de energia. A condensação ou a solidificação de uma substância (fenômenos físicos) ou
a combustão (fenômeno químico) são exemplos de
processos exotérmicos, nos quais a energia é liberada
do sistema para o meio ambiente. A fusão ou a ebulição
de uma substância (fenômenos físicos) ou em algumas
reações específicas, como a formação do iodeto de hidrogênio, HI(g)­, a partir do gás hidrogênio, H2(g), e do iodo,
I2(g) (fenômeno químico), são exemplos de processos
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``
= 3,48atm.
endotérmicos, nos quais a energia é absorvida do meio
ambiente para o sistema.
As fontes de calor mais empregadas em laboratório
são: o bico de Bunsen, a chapa ou manta elétrica e
o banho-maria.
A chama do bico de Bunsen fornece aquecimento
direto e rápido. A manta elétrica é empregada,
com frequência, quando a substância envolvida é
inflamável e a presença de uma chama comprometeria
a segurança da operação.
O banho-maria foi desenvolvido pelos alquimistas.
É uma técnica que permite um aquecimento mais
brando e mais uniforme e que pode ser utilizado também
no trabalho com substâncias inflamáveis. Usa-se, nesse
caso, água em ebulição como fonte de aquecimento.
a) Por que é comum saturar a água do banho-maria
com cloreto de sódio ou com nitrato de potássio?
b) Qual das substâncias abaixo, utilizadas para
saturar 1 000g de água a 20°C, faria com que
o banho-maria alcançasse uma temperatura
maior de ebulição da água?
C12H22O11: 140g/1 000g de água a 20°C
NaC : 360g/1 000g de água a 20°C
KNO3: 310g/1 000g de água a 20°C
Justifique sua resposta.
``
Admita para os solutos iônicos % = 100%
a) A presença de soluto não-volátil na água eleva seu
ponto de ebulição e, portanto, faz com que o banhomaria forneça mais calor no aquecimento.
k . 1 000 . m1
b) Para a sacarose: te = e
m2 . M1
te = 0,52 . 1 000 . 140
te = 0,21°C
1 000 . 342
k . 1 000 . m1 . i
Para o cloreto de sódio: te = e
m2 . M1
H20( )
NaC (s)
1Na1+(aq) + 1C 1–(aq)
. (q – 1)
i=1+2–1
i – 1+ 1.(2 – 1)
i=2
te = 0,52 . 1 000 . 360 . 2
te = 6,40 °C
1 000 . 58,5
Para o nitrato de potássio: te = 1 000 . m1 . i
m2 . M1
H20( )
1KNO3(s)
1K1+(aq)3 + 1NO1-3(aq)
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2. (Elite) Quando 1,645g de fósforo branco são dissolvidas
em 60mL de sulfeto de carbono, cuja densidade é de
1,263g/mL, a solução ferve a 46,71ºC, enquanto o sulfeto
de carbono puro ferve a 46,30ºC. Determinar a fórmula
molecular do fósforo (dados: constante ebuliométrica
do sulfeto de carbono = 2,34ºC/molal; massa atômica
do fósforo = 31u).
3. (ITA) Duas soluções, A e B, têm as seguintes composições:
• solução A: 17,8g de antraceno (massa molecular = 178) em 100mL de benzeno;
• solução B: 6,4g de naftalina (massa molecular =
128) em 100mL de benzeno.
A relação das pressões de vapor PA e PB é:
a) pA = pB.
b) pA > pB.
c) pA < pB.
d) faltam dados para responder.
Solução:
i=1+
1. (Elite) Calcular o grau de dissociação iônica do NaC em
uma solução aquosa cuja concentração é de 80g/1 000g
de H2O e que ferve a 101,35ºC.
(Dados: Ke = 0,51ºC/molal; Na = 23u; Cl = 35,5u)
te = 0,52 . 1 000 . 310 . 2
te = 3,19 °C
1 000 . 101
O NaC , portanto, provoca um maior aumento na
temperatura de ebulição da água do banho-maria.
4. (Elite) Calcular a pressão de vapor e o abaixamento
relativo de uma solução que possui 100g de açúcar
(C12H22O11) em 500g de água, a 40ºC (dados: pressão de
vapor da água a 40ºC = 55,3mmHg ou 55,3torr; massa
molar do açúcar = 342g/mol; constante tonométrica da
água = 0,018 molal-1).
5. (Elite) Foram dissolvidas 0,2g de um composto em
74,6g de benzeno. A pressão de vapor da solução,
a 20ºC, é de 73,6mmHg; a do benzeno puro é de
74,6mmHg. Determinar a massa molecular do composto, sabendo que a constante tonométrica do benzeno
vale 0,078g/mol.
6. (Vunesp) A variação das pressões de vapor do CHCl3 e
do C2H5Cl com a temperatura é mostrada no gráfico.
1 400
1 200
1 000
800
600
C2H5C
400
CHC
200
0
–30 –20 –10
0
10
20
30
Temperatura (0C)
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3
40 50 60
70
11
Considerando a pressão de 1 atmosfera:
a) A que temperatura cada substância entrará em
ebulição?
b) Qual é o efeito da adição de um soluto não-volátil
sobre a pressão de vapor das substâncias.
(PUC-SP) Uma certa massa de um dado soluto que se
dissolve em 100g de benzeno determina um abaixamento de 1,28ºC no ponto de congelamento. A mesma
massa do mesmo soluto, quando se dissolve em 100g
de água, faz decrescer o ponto do congelamento em
1,395ºC. As constantes criométricas do benzeno e da
água valem, respectivamente 5,12 e 1,86ºC/molal. Se o
soluto em questão não se dissocia quando dissolvido em
benzeno e está totalmente dissociado em íons quando
dissolvidos em água, pode-se afirmar que o número de
íons em que se dissocia o soluto é igual a:
a) 6
b) isotônica e hipotônico.
c) hipertônica e isotônico.
d) hipotônica e hipertônico.
e) hipertônica e hipotônico.
11. (FUC-MT) Na desidratação infantil, aconselha-se a
administração de soro fisiológico para reequilibrar o organismo. Quando injetado nas veias, esse soro deve:
a) ser isotônico em relação ao sangue.
b) 5
b) ser hipertônico em relação ao sangue.
c) 3
c) ser hipotônico em relação ao sangue.
d) 4
d) ter pressão osmótica maior do que a do sangue.
e) 2
8. (UFPA) Uma solução é preparada pela dissolução de
1g de etilenoglicol, C2H6O2, em 200g de água. Sabendose que a constante criométrica da água é 1,86ºC e a
temperatura de congelamento da água é 0ºC, então a
temperatura de congelamento da solução é:
(Dado: massa molar do C2H6O2 = 62g.mol-1)
a) –0,15ºC
b) –0,6ºC
e) ter pressão osmótica menor do que a do sangue.
12. (PUC–Campinas) Adicionando em água pura células
animais, como os glóbulos vermelhos, observa-se que
elas incham até arrebentarem. Esse fenômeno pode ser
explicado pela:
a) migração de íons de dentro da célula para a água
pura, a fim de igualar as temperaturas de ebulição
da solução celular e água pura.
b) passagem de moléculas da água para dentro da célula, a fim de aumentar a pressão da solução celular.
c) 0,15ºC
d) 0,4ºC
c) diminuição da temperatura de congelamento da
água pura devido à adição de um soluto volátil.
e) –0,4ºC
9. (UFMG) Num congelador, há cinco formas que contêm
líquidos diferentes para fazer gelo e picolés de limão.
Se as formas forem colocadas, ao mesmo tempo, no
congelador e estiverem, inicialmente, com a mesma
temperatura, vai congelar-se primeiro a forma que
contém 500mL de:
a) água pura.
b) solução, em água, contendo 50mL de suco de limão.
c) solução, em água, contendo 100mL de suco de limão.
d) solução, em água, contendo 50mL de suco de limão a 50g de açúcar.
12
a) hipotônica e isotônico.
e) solução, em água, contendo 100mL de suco de limão e 50g de açúcar.
d) migração de íons da solução celular para a água
pura, pois a temperatura de ebulição da solução é
menor do que a da água pura.
e) passagem de moléculas da água para dentro da
célula devido à diferença de pressão osmótica no
interior e exterior da membrana celular.
13. (IME) Uma solução aquosa 0,28mol/L de glicose
é isotônica em relação a uma solução aquosa 0,20
normal de um cloreto de metal alcalino-terroso, na
mesma temperatura. Calcule o grau de dissociação
aparente do sal.
14. (EFEI-MG) Conceitue:
a) pressão osmótica.
b) abaixamento do ponto de congelação.
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EM_V_QUI_018
7.
10. (UERJ) Quando ganhamos flores, se quisermos que
elas durem mais tempo, devemos mergulhá-las dentro
da água e cortarmos, em seguida, a ponta da sua haste.
Esse procedimento é feito com o objetivo de garantir a
continuidade da condução da seiva bruta. Tal fenômeno
ocorre graças à diferença de osmolaridade entre a planta
e o meio onde ela está, que são, respectivamente:
A água pura escoa através da membrana, diluindo a
água salgada. Para dessalinizar a água salobra é preciso
inverter o processo, por meio da aplicação de uma
pressão no lado com maior concentração de sal. Para
tal, essa pressão exercida deverá ser superior à:
a) densidade da água.
b) pressão atmosférica.
c) pressão osmótica.
d) pressão de vapor.
1
600
2 água
3
400
200
0
0
20
40 60 80 100 120
temperatura (0C)
Identifique as curvas 1, 2 e 3 representadas no gráfico.
Justifique a sua resposta.
4. (Mackenzie) Considere os sistemas I e II, constituídos,
respectivamente, por:
I. 50mL de água pura.
e) concentração do sal na água.
II. 50mL de solução 0,1M de cloreto de sódio.
1. (USF) Qual das soluções aquosas abaixo ferve à temperatura mais elevada?
a) Glicose 2 mol/L.
Submetidos às mesmas condições apropriadas, verificase que:
a) no sistema I, a pressão de vapor da água é menor
do que no sistema II.
b) no sistema II, a temperatura de ebulição da solução
é maior do que no sistema I.
c) no sistema II, a temperatura de solidificação da solução é maior do que no sistema I.
b) Cloreto de sódio 1 mol/L.
c) Sacarose 2 mol/L.
d) Carbonato de sódio 1 mol/L.
d) os dois sistemas apresentam a mesma temperatura
de congelamento.
e) Ureia 90g/L (massa molar = 60g/mol).
e) nos dois sistemas, a pressão de vapor é a mesma.
2. (UFRJ) Certas propriedades físicas de um solvente, tais
como temperatura de ebulição e de solidificação, são alteradas quando nele dissolvemos um soluto não-volátil.
5. (UnB) Realizando seus estudos a respeito de alguns
aspectos da ciência e da tecnologia de alimentos, um
estudante anotou as seguintes conclusões corretas:
Para verificar esse fato, quatro sais distintos foram
dissolvidos em frascos contendo a mesma quantidade
de água, como indica o esquema a seguir:
I. Após se descascar uma maçã, sua superfície, inicialmente branca, escurece em alguns minutos devido a reações de oxidação. O mesmo não acontece com a laranja e com o limão devido à presença
do ácido ascórbico, conhecido como vitamina C.
I
II
III
IV
0,2 mol de
MgSO4
0,1 mol de
K2SO4
0,1 mol de
A 2(SO4)3
0,1 mol de
ZnSO4
a) Coloque as soluções I, II, III e IV em ordem crescente de abaixamento da temperatura de solidificação
que ocorre devido à adição do soluto.
b) Sabendo que o volume final da solução do frasco II
é de 3 litros, calcule a concentração de K2SO4, em
g/L, supondo concentração 0,1 mol/3L.
EM_V_QUI_018
800
pressão de vapor
(mmHG)
15. (Unirio) Para dessalinizar a água, um método ultimamente empregado é o da osmose reversa. A osmose
ocorre quando se separa a água pura e a água salgada
por uma membrana semipermeável (que deixa passar
moléculas de água, mas não de sal).
3. (UFRJ) O gráfico a seguir representa, de forma esquemática, curvas de pressão de vapor em função da
temperatura de três líquidos puros – água, etanol, éter
dietílico – e de uma solução aquosa de ureia.
II. Legumes cozidos apenas em água ficam inchados,
ao passo que, se forem cozidos em água muito salgada, endurecem.
III. Alimentos podem ser aquecidos em forno de microondas. Ao submeter-se o alimento a microondas, as
moléculas de água absorvem energia eletromagnética, gerando energia térmica, devido ao aumento
de colisões entre as suas moléculas.
IV. Fermentos químicos utilizados em massas de pastelaria são misturas de substâncias que, quando se
encontram em água aquecida, liberam gases, entre
os quais o dióxido de carbono. A liberação de CO2
faz as massas crescerem.
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13
Julgue os itens seguintes, relativos às anotações feitas
pelo estudante.
a) A conclusão I está relacionada ao fato de a vitamina
C ser um agente redutor.
a) No topo do monte Everest a água entra em ebulição a 76ºC. Consultando o gráfico, qual deve ser o
ponto de ebulição do éter dietílico no mesmo local?
Justifique.
b) A conclusão II pode ser explicada pela aplicação do
conceito de osmose.
b) Pelos dados do gráfico, pode-se afirmar que, sob
uma mesma pressão, o ponto de ebulição do 1-butanol é maior do que o do éter dietílico. Explique
esse comportamento com base na estrutura desses
compostos.
c) Submeter animais ao tipo de onda referido na conclusão III não lhes causa danos.
a)
y
x
b)
x
y
c)
x
y
d)
y
x
10. (Unicamp) No Rio de Janeiro (ao nível do mar), uma
certa quantidade de feijão demora 40 minutos em água
fervente para ficar pronta. A tabela a seguir fornece o
valor da temperatura de fervura da água em função
da pressão atmosférica, enquanto o gráfico fornece
o tempo de cozimento dessa quantidade de feijão em
função da temperatura. A pressão atmosférica ao nível
do mar vale 760mmHg e ela diminui 10mmHg para cada
100m de altitude.
Pressão
em mmHG
6. (UFPE) Uma panela X, com água, e outra Y, com água
salgada, são levadas ao fogo e, após algum tempo, seus
conteúdos encontram-se em ebulição. O gráfico que
melhor descreve a variação de temperatura (eixo das
coordenadas) dos líquidos em relação ao tempo (eixo
das abscissas) durante a ebulição é:
9. (IME) Qual o volume de metanol, de massa específica
0,800g/mL, que deve ser adicionado ao radiador de um
veículo, contendo 9,00L de água, para que o congelamento não ocorra antes de a temperatura ambiente cair
abaixo de –10,3ºC? (A constante criométrica da água
é igual a 1,86ºC/molal. Massa molecular do metanol
= 32)
600
640
680
720
760
800
840
880
920
960
1000
1040
Temperatura
em 0C
d) A conclusão IV permite afirmar que o bicarbonato
de sódio pode ser uma das substâncias presentes
nos fermentos químicos.
94
95
97
98
100
102
103
105
106
108
109
110
7.
(IME) Considerando o sistema em equilíbrio constituído
de água líquida, gelo e vapor de água, pede-se o número
de componentes e o número de grau de liberdade desse
sistema. Justifique as respostas.
8. (Fuvest) O gráfico a seguir traz as curvas de pressão
de vapor em função da temperatura do éter dietílico,
da água e do 1-butanol.
14
300
200
no
l
ua
uta
ág
I–b
iet
í
rd
500
400
lico
700
600
éte
pressão de vapor
(mmHG)
800
100
0
–20 –10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
temperatura (0C)
Tempo de cozimento versus temperatura
160
140
120
100
80
60
40
20
0
90 92 94 96 98 100 102104 106108110 112
temperatura (0C)
a) Se o feijão fosse colocado em uma panela de pressão a 880mmHg, em quanto tempo ficaria pronto?
b) Em uma panela aberta, em quanto tempo o feijão
ficará pronto na cidade de Gramado (RS) na altitude de 800m?
c) Em que altitude o tempo de cozimento do feijão
(em uma panela aberta) será o dobro do tempo de
cozimento ao nível do mar?
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EM_V_QUI_018
x
y
tempo de cozimento (min)
e)
11. (ITA) Qual das opções abaixo contém a sequência correta de ordenação da pressão de vapor saturante das
substâncias seguintes, na temperatura de 25ºC:
CO2; Br2; Hg.
a) pCO2 > pBr2 > pHg.
b) pCO2≅ pBr2 > pHg.
c) pCO2≅ pBr2≅ pHg.
d) pBr2 > pCO2 > pHg.
e) pBr2 > pCO2 ≅ pHg.
12. (Fafica) A respeito das propriedades coligativas das
soluções, assinale a afirmação falsa.
a) São propriedades que dependem exclusivamente
do número de partículas dispersas do soluto.
b) Em países da clima muito frio, os aditivos para radiadores são usados para impedir que a água congele esse é um exemplo do efeito crioscópico.
c) A água, nas “panelas de pressão”, mantém-se líquida em temperaturas elevadas porque o ponto de
ebulição aumenta com a pressão.
d) A pressão osmótica de uma solução molecular é
sempre igual à de uma solução iônica, desde que a
concentração seja a mesma.
e) Uma solução de água com açúcar tem temperatura de
ebulição superior à da água pura, na mesma pressão.
13. (Elite) Uma amostra de 5,50g de um composto cuja
fórmula mínima é C3H3O foi dissolvida em 250,0g de
benzeno, formando uma solução cujo ponto de congelamento foi medido sob pressão de 1atm, obtendo-se
o valor 4,48ºC. Sabendo que o benzeno puro congela
a 5,5ºC, determine:
Dado: kc do benzeno = 5,12ºC/molal.
a) a massa molar do composto;
EM_V_QUI_018
b) a fórmula molecular do composto.
14. (FGV) Pedro, residente em Ubatuba, cidade litorânea,
apreciador de chá, costuma prepará-lo meticulosamente,
sempre da mesma forma, usando sua marca predileta e
água de uma determinada fonte de encosta, para, logo
em seguida, tomá-lo bem quente. Certa vez, foi passar o
inverno em Campos do Jordão, cidade serrana próxima,
contudo bem mais fria por estar em elevada altitude
(1 700m acima de Ubatuba), e também ali preparou sua
bebida predileta, seguindo rigorosamente os mesmos
procedimentos adotados em Ubatuba e utilizando a
mesma marca de chá, dosagem e água, inclusive, que
cuidadosamente para lá levou em recipiente de vidro.
Contudo, ao tomar o chá, ainda bem quente, teve a nítida
sensação de estar este com sabor mais fraco.
Indique a alternativa correta.
a) Não há razão para estar mais fraca a bebida de
Campos do Jordão, pois foi preparada com os mesmos ingredientes e procedimentos, contudo, ela
pode assim parecer se estiver menos quente.
b) Não há razão para estar mais fraca a bebida de
Campos do Jordão, pois foi preparada com os mesmos ingredientes e procedimentos; contudo, como
a temperatura ambiente do inverno de Campos do
Jordão costuma ser inferior à de Ubatuba, é possível
que tal abaixamento da temperatura tenha provocado diminuição da sensibilidade gustativa de Pedro.
c) Mesmo utilizando os mesmos procedimentos e, supostamente, os mesmos ingredientes, a bebida de
Campos do Jordão pode ser sensivelmente mais fraca, principalmente devido às deficiências do controle
da qualidade na seleção e industrialização do chá.
d) Até se utilizados os mesmos procedimentos e ingredientes, a bebida de Campos do Jordão deve
ser mais fraca, em consequência de efeitos da força
da gravidade.
e) Não há nenhuma razão para bebidas preparadas
em Ubatuba e Campos do Jordão, com mesmos ingredientes e procedimentos, serem mais ou menos
fortes; portanto, se houve percepção diferenciada,
a mais provável explicação localiza-se na redução
da capacidade perceptiva de Pedro, como a devida
a resfriados ou congestão nasal.
15. (ITA) Considere as duas soluções aquosas seguintes,
ambas na mesma temperatura.
Solução I: contém 1,0 milimol de glicose e 2,0 milimols
de cloreto de cálcio, CaCl2, por quilograma de água.
Solução II: contém apenas sulfato férrico dissolvido em
água.
Supondo soluções ideais e eletrólitos completamente
dissociados, as duas soluções terão os mesmos valores
para suas propriedades coligativas se a solução II
contiver, por quilograma de água, a seguinte quantidade
de Fe2(SO4)3.
a) 6,0/5milimols.
b) 3,0/1 milimols.
c) 4,0 . 5 milimols.
d) 7,0/5 milimols.
e) 5,0 . 7 milimols.
16. (UFMG) Duas panelas de pressão iguais, uma aberta e
outra fechada, foram comparadas quanto às condições
de cozimento de uma mesma quantidade de certo
alimento. Ambas estavam ao nível do mar e à mesma
temperatura. Foram submetidas à mesma fonte de aquecimento e continham a mesma quantidade de água.
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15
Observou-se, então, que:
•• a água, na panela aberta, entrou em ebulição em
menos tempo que na panela fechada;
•• o cozimento do alimento foi mais rápido na panela
fechada que na panela aberta.
Considerando-se essas observações, é incorreto
afirmar que:
a) a panela fechada requer mais tempo para atingir a
pressão atmosférica em seu interior.
b) a pressão de vapor da água em ebulição na panela
fechada é maior que a pressão atmosférica.
c) a temperatura de ebulição da água na panela fechada é maior que 100°C.
d) o cozimento na panela fechada se passa em temperatura mais elevada que na panela aberta.
17. (Elite) Uma solução 0,10 molar de ferrocianeto de potássio (K4Fe(CN)6), a 18°C, é isotônica com uma solução
0,30 molar de glicose (C6H12O6), à mesma temperatura.
Calcular a porcentagem de dissolução iônica do ferrocianeto de potássio na referida solução.
18. (Elite) Dadas duas soluções 0,1 molar à mesma temperatura, uma de sulfato ferroso (FeSO4) e outra de cloreto
ferroso (FeCl2), determinar a de maior pressão osmótica,
admitindo dissociação total para ambas.
19. Calcular a pressão osmótica, em atm, a 27°C, de uma
solução de sacarose (C12H22O11) a 5% em massa, de
1,017g/cm3 de densidade, quando separada da água
por uma membrana semipermeável (dado: massa molar
da sacarose = 342g/mol).
20. A 27°C, uma solução aquosa contendo 20g de albumina
(proteína) por litro possui uma pressão osmótica de
7,90mmHg, quando separada da água por uma membrana semipermeável. Determine a massa molecular
da albumina.
21. (UFAL) O gráfico abaixo mostra os valores do ponto de
ebulição da água pura em função da pressão suportada
pela água.
c) 98°C
d) 99°C
e) 100°C
22. (PUC–Campinas) A concentração de sais dissolvidos no
lago conhecido como Mar Morto é muito superior às
encontradas nos oceanos. Devido à alta concentração
de sais, nesse lago:
I. a flutuabilidade dos corpos é maior do que nos
oceanos;
II. o fenômeno da osmose provocaria a morte, por desidratação, de seres vivos que nele tentassem sobreviver;
III. a água congela-se facilmente nos dias de inverno.
Dessas afirmações, somente:
a) I é correta.
b) II é correta.
c) III é correta.
d) I e II são corretas.
e) I e III são corretas.
23. (FEI) Em um cilindro de aço de capacidade máxima de 4 litros, previamente evacuado, munido de um
êmbolo móvel, coloca-se 1 litro de água pura. Uma vez
atingido o equilíbrio, a uma dada temperatura, a pressão
de vapor de água é registrada no manômetro instalado
no cilindro.
Relativamente às proposições:
I. a pressão de vapor da água pura não depende da
quantidade de vapor entre a superfície líquida e as
paredes do êmbolo móvel.
II. a pressão de vapor da água pura não depende da
quantidade de líquido presente no cilindro.
III. o aumento da temperatura acarreta um aumento na
pressão de vapor da água pura.
IV. ao substituirmos a água por igual quantidade de
éter puro, no cilindro, mantendo a mesma temperatura, a pressão de vapor do éter puro registrada no
manômetro resulta a mesma da água pura.
95
90
500 550 600 650 700 750 800
pressão (mmHg)
16
b) 96°C
São verdadeiras:
a) apenas a III;
b) apenas a III e IV;
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EM_V_QUI_018
temperatura (0C)
100
Aquece-se água pura em uma panela em ambiente cuja
pressão é 700mmHg. Essa água entrará em ebulição,
na temperatura próxima de:
a) 95°C
c) apenas a I, II e IV;
d) apenas a I, III e IV;
e) apenas a I, II e III.
24. (UFC) A temperatura normal de ebulição do 1-propanol,
CH3CH2CH2OH2 é 97,2°C, enquanto o composto metoxietano, CH3CH2OCH3, de mesma composição química,
entra em ebulição normal em 7,4°C.
Assinale a alternativa que é compatível com esta
observação experimental.
a) O mais elevado ponto de ebulição do 1-propanol
deve-se, principalmente, às ligações de hidrogênio.
b) O 1-propanol e o metoxietano ocorrem no estado
líquido, à temperatura ambiente.
c) Geralmente, os álcoois são mais voláteis do que os
éteres, por dissociarem mais facilmente o íon H+.
d) Em valores de temperatura abaixo de 7,4°C, a pressão de vapor do metoxietano é maior do que a
pressão atmosférica.
EM_V_QUI_018
e) Em valores de temperatura entre 7,4 e 96°C, a pressão de vapor do 1-propanol é sempre maior do que
a de igual quantidade do metoxietano.
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17
10. E
11. A
12. E
1. 93%
2. A fórmula molecular é P4(atomicidade 4).
3. C
4. Abaixamento Relativo: A = 0,01.
Pressão de vapor da solução: p = 54,7mmHg.
5. M1 = 15, 6u.
6.
a) C2H5C : 13ºC.
b) CHC 3 : 60ºC.
c) A adição de um soluto não-volátil diminui a pressão
de vapor do solvente.
C
8. A
9. A
18
= 90%.
14.
a) Pressão osmótica de uma solução é a pressão recebida, por essa solução, de certa quantidade do
solvente puro (ou de outra solução mais diluída)
quando a solução se encontra separada do solvente puro ou de outra solução mais diluída por meio
de uma membrana semipermeável. Numericamente, é calculada como a menor força que é preciso
aplicar no sentido inverso da osmose para impedir
que ela ocorra.
b) É a diminuição do ponto de solidificação da solução
em relação ao respectivo solvente puro. Essa diminuição é diretamente proporcional à concentração
molal da solução.
15. C
EM_V_QUI_018
7.
13.
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(1 700m). Submetendo-se as folhas de chá a uma
maior temperatura, consegue-se extrair maior quantidade de substâncias (e até substâncias diferentes).
Isso explica a sensação de “mais fraco” que Pedro
percebeu em Campos do Jordão.
1. D
2.
4. B
A temperatura de ebulição da água, em termos físicoquímicos, diminui com a diminuição da pressão a
que o líquido está submetido. Curiosamente, a banca
examinadora associa a diminuição da pressão atmosférica
em função da altitude à força da gravidade.
15. D
5. V, V, F, V (na ordem de cima para baixo).
16. A
6. A
17.
7.
18. A solução de cloreto ferroso possui maior pressão
osmótica.
a) IV < II < I < III.
0,1 mol
.
3L
3. 1 = Éter dietílico; 2 = Etanol; 3 = Solução aquosa de ureia.
b) C = 5,8 g/L supondo [K2 SO4] =
Para a substância água no equilíbrio de fases:
água
vapor
gelo
Não temos a liberdade de variar nem a temperatura
nem a pressão, porque o equilíbrio no ponto triplo só
se estabelece a uma única temperatura (0,0098ºC) e a
uma única pressão (4,579mmHg). Consequentemente,
tanto o número de componentes independentes, como
o grau de liberdade do sistema são iguais a zero.
8.
= 0,5 ou 50%.
19. P = 3,65atm.
20. M1 = 47 316u.
21. C
22. D
23. E
24. A
a) 10ºC.
b) H3C – C – C –C – OH;
H3C – C – O –C – CH3.
O ponto de ebulição do 1-butanol é maior, uma vez
que as suas ligações intermoleculares são do tipo
pontes de hidrogênio, mais intensas que as ligações
intermoleculares do éter dietílico (Van der Waals – dipolo
permanente).
9. 2L de metanol.
10.
a) 20min.
b) 60min.
c) 1 200m.
11. A
12. D
13.
a) M1 = 110,43g/mol.
EM_V_QUI_018
b) Fórmula molecular: C6 H6 O6.
14. Usando-se, meticulosamente, o mesmo procedimento
e ingredientes (inclusive a água) na preparação do
chá, a composição da efusão preparada em Ubatuba
e em Campos do Jordão não é a mesma. Isto ocorre
porque o ponto de ebulição da água é maior em
Ubatuba (nível do mar) do que em Campos do Jordão
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19
EM_V_QUI_018
20
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