Aula 5 – Soluções - Prova de Química - Comentada Solução Suspensões Mistura homogênea de duas ou mais substâncias (onde as partículas do disperso possuem tamanho médio ou inferior a 1 nm). São sistemas heterogêneos, onde as partículas do disperso são grandes aglomerados com tamanho médio superior a 100 nm. Ex: hidróxido de magnésio (leite de magnésia) Soluto: substância que se dissolve. Solvente: substância que promove a dissolução Curvas de Solubilidade Referência: Soluto – índice 1 Solvente – índice 2 Solução – sem índice São gráficos que apresentam a variação do coeficiente de solubilidade das substâncias em função da temperatura. Classificação: 1) Em função do estado físico da solução: - Solução sólida (liga metálica); - Solução gasosa (ar atmosférico); - Solução líquida (sal + água) 2) De acordo com a natureza do soluto: - Solução molecular (açúcar e água) - Solução iônica (sal e água) 3) De acordo dom a proporção entre soluto e solvente: - solução diluída (pouco soluto em relação ao solvente) - solução concentrada (muito soluto em relação ao solvente) Saturação é o limite da dissolução de um soluto por parte de um solvente. Ponto de saturação: Depende do soluto, do solvente e das condições físicas. A temperatura quase sempre influi e a pressão é importante quando há gases. O “ponto de saturação” é definido pelo Coeficiente ou grau de solubilidade (Cs). 4) De acordo com o Coeficiente de Solubilidade: Coeficiente de Solubilidade de um soluto é a quantidade máxima deste soluto (em geral, em gramas) que pode ser dissolvido em uma quantidade padrão de solvente (em geral 100 g), a determinada temperatura. Quando o CS é praticamente nulo, dizemos que a substância é insolúvel naquele solvente. Em função do ponto de saturação coeficiente de solubilidade, as soluções classificam em: ou se Coeficiente de Solubilidade (CS): É a quantidade de uma substância (em geral, em gramas) necessária para saturar uma quantidade padrão (em geral 100 g , 100 g ou 1 litro) do solvente, em determinadas condições de Temperatura e Pressão. Solução Saturada - quando a quantidade de soluto dissolvido é igual àquela especificada pelo CS. Solução insaturada - contém menos soluto do que o estabelecido pelo CS. Solução Supersaturada – ultrapassa o CS. Ex.: 357g de NaCl por litro de água à 0ºC; 1220g de AgNO3 por litro de água à 0ºC; 2g de CaSO4 por litro de água à 0ºC; Colóides São sistemas heterogêneos, onde as partículas do disperso apresentem tamanho médio entre 1 a 100 nm. Ex: fumaça (partículas sólidas dispersas em um gás). Concentrações das Soluções Os coloides recebem nomes particulares de acordo dom o estado físico do disperso e do dispersante. Disperso Sólido Líquido Líquido Sólido Líquido Dispersante Exemplo Líquido S + H2O Sólido Geleia Líquido Água + óleo Gás Fumaça Gás neblina TÍTULO Nome Sol Gel Emulsão Aerossol Aerossol PORCENTAGEM (%) m1 m % = τ x 100 CONTRAÇÃO COMUM (C) -1- m = m1 + m2 C m1 V Profª Fátima Serrado Aula 5 – Soluções - Prova de Química - Comentada Utiliza-se indicadores para visualizar o final da reação. Densidade: d=m/V (da solução) MOLARIDADE (CONC. MOLAR) (M) ℳ m1 M1.V Exercícios de Olimpíadas de Química - DF 1. mols/litros A curva de solubilidade de um sal hipotético está representada abaixo. A quantidade de água necessária para dissolver 30 g do sal a 70oC é: MOLALIDADE (CONC. MOLAL) a) b) c) d) e) n1 m1 m2( kg ) M1.m2( kg ) 10 g 20 g 30 g 50 g 60 g Diluição de Soluções Diluir - uma solução significa adicionar solvente com consequente diminuição da concentração, sem contudo alterar a quantidade de soluto. Resp: (d) Concentração Comum (C): 𝒎 𝑪= 𝟏 𝒎𝟏 = 𝑪. 𝑽 A 70oC o coeficiente de solubilidade (CS) é 60g/100g H2O 60 g sal --- 100 g sal 30 g sal --- x x = 50 g H2O 𝑽 𝒎𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 = 𝒎𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 𝑪𝒊 . 𝑽𝒊 = 𝑪𝒇 . 𝑽𝒇 Concentração Molar (ℳ): 𝒏 ℳ= 𝟏 𝒏𝟏 = 𝑪. 𝑽 2. 𝑽 𝒏𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 = 𝒏𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 ℳ𝒊 . 𝑽𝒊 = ℳ𝒇 . 𝑽𝒇 Título ( ): = 𝒎𝟏 𝒎 m1 = .m A concentração em mol·L-1 dos íons sulfato (SO42-) presentes na solução final é: minicial = mfinal i. V1 = f. Vf [A] [B] [C] [D] [E] Mistura de Soluções Que não reagem entre si) 𝒎𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝒎𝑨 + 𝒎𝑩 𝑽𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝑽𝑨 + 𝑽𝑩 0,28 mol·L-1 0,36 mol·L-1 0,40 mol·L-1 0,63 mol·L-1 0,85 mol·L-1 Resp.: opção [E] 𝑪𝒇 . 𝑽𝒇 = 𝑪𝑨 . 𝑽𝑨 + 𝑪𝑩 . 𝑽𝑩 Questão envolvendo cálculos estequiométricos e soluções. ℳ𝒇 . 𝑽𝒇 = ℳ𝑨 . 𝑽𝑨 + ℳ𝑩 . 𝑽𝑩 [EsPCEx-2011] Foram misturados 100 mL de solução aquosa 0,5 mol·L-1 de sulfato de potássio (K2SO4) com 100 mL de solução aquosa 0,4 mol·L-1 de sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), admitindo-se a solubilidade total das espécies. Primeiro calcula-se as quantidades de íons sulfato (SO42-) existentes em cada solução misturada. Em seguida, somam-se estas quantidades e calcula-se a concentração molar dividindo-se pelo volume total: Que reagem entre si – TITULAÇÃO As substâncias reagem entre si com igual número de equivalentes, caso contrário, o de maior número de equivalentes estará em excesso. K2SO4: 0,5 mol/L x 0,1 L = 0,05 mol TITULAÇÃO: É uma técnica que permita calcular a concentração da solução desconhecida pelo volume de solução padrão gasto na reação. Al2(SO4)3: 0,4 mol/L x 0,4 L = 0,04 mol -2- Profª Fátima Serrado Aula 5 – Soluções - Prova de Química - Comentada Resp:[B] K2SO4 0,05 mol Al2(SO4)3 0,04 mol 2 K+ + 0,1 mol 2 Al+3 SO420,01 M: 0,01 mol ---- 1 litro x ---- 0,09 L (90mL) x = 9.10-4 mol de HCl 0,05 mol + 0,8 mol 3 SO42- Reação de neutralização: 0,12 mol 3HCl n = 0,05 mol + 0,2 mol = 0,17 mol V = 100 mL + 100 mL = 200 mL = 0,2 L Transformando mol e massa, utilizamos a massa molar do Al(OH)3, que é 78u: EsPCEx-1991: Tomando por base a tabela de solubilidade abaixo, a quantidade de sal que precipita, quando resfriamos uma solução aquosa saturada de KNO3/1000g de H2O de 80ºC para 20ºC, é: 1 mol Al(OH)3 ------ 78 g 3.10-4 mol ------x = 0,0234 g Cada comprimido contém 10% de antiácido, então, essa massa encontrada (0,0234 g) corresponde a 10%: Solubilidade de KNO3 em água Temperatura Gramas de KNO3/100g de (ºC) H2O 20 31,6 40 63,9 60 110,0 80 169,0 [A] 31,6g. [B] 169,0g. [C] 137,49g. [D] 1374g. 0,0234 g ---- 10% x ---- 100% x = 0,234 g = 234 mg 1 comprimido ------- 156 mg x ------- 234 mg x = 1,5 comprimidos 5. Resp:[D] A 80ºC a solubilidade desse sal é: 169,0 g/100g de H2O, ou seja, em 1000g de H2O, 1690 g do sal está solubilizado. A 20ºC a solubilidade é 31,6g/100g de H2O, ou seja, em 1000 g de H2O, 316 g está solubilizado. A parte que precipita é: 1690 g – 316 g = 1374 g EsPCEx-2001: A produção industrial de determinado refrigerante de densidade 1,005 g/mL ocorre diariamente a 40ºC, numa caldeira que comporta 8000 L, do mesmo, no estado líqüido. Um de seus ingredientes é o ácido fosfórico (H3PO4), na concentração de 0,15% em massa, portanto, a cada copo de 300 mL, estaremos ingerindo a seguinte massa do ácido: [A] [B] [C] [D] [E] 4. EsPCEx-2001: O organismo humano produz, em média, 1,5 L de solução de ácido clorídrico (suco gástrico) 0,01M por dia, no estômago. Admita o ácido totalmente ionizado. Caso seja 90 mL o volume de suco gástrico no estômago em determinado momento, a neutralização total dessa acidez exigiria a seguinte quantidade de comprimidos de Al(OH)3 (antiácido): DADOS: Massa de um comprimido antiácido = 156 mg (contendo 10% de Al(OH)3); Al = 27u; O = 16u; H = 1u. [A] [B] [C] [D] [E] Al(OH)3 → AlCl3 + 3H2O 3 mol ------ 1 mol 9.10-4 mol --- x = 3.10-4 mol Al(OH)3 = n / V = 0,17 mol / 0,2 L = 0,85 Mol/L 3. + 3,015 mg. 4,525 mg. 7,538 mg. 301,500 mg. 452,250 mg. Resp:[E] Utilizando-se a densidade do refrigerante temos: 1,005 g ---- 1 mL x -------- 300 mL x = 301,5 g Existe no refrigerante 0,15% do ácido, então: 1,0. 1,5. 2,0. 7,8. 9,0. 301,5 g ---- 100% x ---- 0,15% x = 0,4525 g = 425,25 mg -3- Profª Fátima Serrado Aula 5 – Soluções - Prova de Química - Comentada 6. EsPCEx-2002: Reportagem recente, publicada num jornal de grande circulação, veiculou que crianças da cidade de Bauru, morando próximo ao setor de metalurgia de uma fábrica de acumuladores (baterias), estavam contaminadas por chumbo (Pb). Exames detectaram que uma das crianças apresentava 32,3 microgramas de Pb por decilitro de sangue. Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), o nível aceitável desse elemento no organismo de crianças é de 10 microgramas por decilitro de sangue. A massa molar do Pb é 207 g/mol. Cálculo do nº mol do NaOH: 1 mol ----- 40 g (massa molar do NaOH) x ---- 12 g x = 0,3 mol de NaOH Reação balanceada: H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O 1 mol ---- 3 mols 0,1 mol --- x = 0,3 mol (verifica-se que a reação foi total, ou seja, os reagente foram consumidos totalmente). A concentração, em quantidade de matéria (mol/L), de Pb no sangue da criança examinada é igual a [A] [B] [C] [D] [E] Cálculo do Na3PO4 formado: utilizando-se 0,1 mol de H3PO4 forma-se 0,1 mol de Na3PO4 (fosfato de sódio). Essa quantidade (0,1 mol) está contida em 500 mL (0,5L), pois foram colocados 200 mL + 300 mL de reagentes. Com isso temos: 1,56 x 10-6. 1,56 x 10-1. 1,56. 32,3. 3,23 x 10-5. 0,1 mol ----- 0,5 L x ----- 1 L Resp:[A] x = 0,2 mol 32,3 microgramas = 32,3 x 10 -6 gramas, que, transformando em mol, temos: 1 mol Pb ----- 207 g x ----- 32,3 x 10-6 g x = 1,56 x 10-7 mol Como 1 dl = 0,1 litro: 1,56 x 10-7 mol ---- 0,1 L x ----------- 1 L x = 1,56 x 10-6 mol 7. EsPCEx-2002: Após a reação de neutralização completa entre 200 mL de uma solução de concentração 0,5 mol/L de H3PO4 e 300 mL de uma solução contendo 12 g de NaOH, é correto afirmar que o sal formado e sua concentração, em mol/L, são, respectivamente, [A] [B] [C] [D] [E] trifosfato de sódio e 0,2. fosfato triácido de sódio e 0,1. fosfato de sódio e 0,2. fosfato de sódio e 0,1. fosfórico de sódio e 0,3. Resp:[C] Cálculo do nº mol do H3PO4: 0,5 mol ----- 1 L x ----- 0,2 L (200mL) x = 0,1 mol de H3PO4 -4- Profª Fátima Serrado