Solubilidade
&
Unidades de Concentração
Introdução
Como se formam as soluções?
Qual é o mecanismo de dissolução?
Para responder essas questões
devemos estudar as alterações
estruturais que ocorrem durante o
processo de dissolução
O mecanismo de dissolução
Na+ Cl- Na+ ClH2O
Na+
partículas
do soluto
+ Cl- Na+ ClNa
e sua dispersão
+d
H
Na+ Cl- Na+ ClCl- Na+ Cl- Na+
H d+Na+ Cl- Na+ ClCl- Na+ Cl- Na+
dO
H d+
Cl-
H
Cl- Na+ Cl- Na+
II- Processo chamado de
solvatação em geral e
hidratação quando a água
é o solvente.(DH<0)
dO
Cl-
+d
- Na+
Remoção
Cl- Na+ Cldas
As moléculas do solvente+
Na
envolvem o retículo cristalino
I- Desintegração do retículo cristalino
dDH >0 O
H H d+
+d
A facilidade com que tudo isso acontece depende das
intensidades relativas de 3 forças:
Na+ Cl- Na+ ClCl- Na+ Cl- Na+
Na+ Cl- Na+ ClCl- Na+ Cl- Na+
1-As forças soluto-soluto
Quando a dissolução
se realiza, forças
soluto-soluto e
solvente-solvente são
substituídas por
forças soluto-solvente.
2-As forças solvente-solvente
Cl-
3-As forças soluto-solvente
Em geral, a alta solubilidade de um sólido em um
líquido é favorecida pelas fracas forças soluto-soluto e pelas
fortes forças soluto-solvente.
Na+ Cl- Na+ ClCl- Na+ Cl- Na+
Na+ Cl- Na+ Cl-
<
Cl-
Cl- Na+ Cl- Na+
As forças soluto-soluto
As forças soluto-solvente
Previsão de solubilidade
Uma generalização antiga, mas muito útil:
“Semelhante dissolve semelhante”.
Solventes polares (água, água) tendem a dissolver
solutos iônicos e polares, e solventes não-polares (óleos,
tetracloreto de carbono) tendem dissolver solutos não-polares.
d-
Cl
dO
H
+d
H
d
+
d-
:d
+
Cl . . C . . Cl
Soma dos vetores
de polarização é
zero, por isso
dizemos que a
molécula é apolar,
:
Cl
d-
d-
Coeficiente de solubilidade
• Substâncias diferentes, mesmo em quantidades iguais
de um mesmo solvente e exposta a uma mesma
temperatura, não dissolvem da mesma forma.
• A quantidade máxima de soluto que se consegue
dissolver numa quantidade de solvente, a uma
determinada temperatura, chama-se coeficiente de
solubilidade.
A máxima quantidade possível de soluto dissolvido
numa dada quantidade de solvente, a uma determinada
temperatura, é denominada coeficiente de solubilidade.
Solução Insaturada
• Uma solução com quantidade de soluto inferior ao
coeficiente de solubilidade é denominada solução
não-saturada ou insaturada.
Aspecto homogêneo ou seja sistema homogêneo.
Solução Saturada
Uma solução com quantidade de soluto igual ou
superior ao coeficiente de solubilidade é denominada
solução saturada.
Se:
a quantidade de soluto
=
coeficiente de solubilidade
Solução saturada sem
corpo de fundo
a quantidade de soluto >
coeficiente de solubilidade
Solução saturada com
corpo de fundo
Solução Super Saturada
Uma solução com quantidade de soluto maior do que a
da solução saturada. A solução super saturada é
instável e seu soluto tende eventualmente se
cristalizar
Exemplo: Coeficiente de solubilidade do KNO3 a T=30oC = 40g/100g de água
Resfriamento
T=100oC
Dissolução em
alta temperatura
T=30oC
Solução super
saturada;
Curvas de Solubilidade
Exercícios de fixação
O brometo de potássio, que nas condições ambientes é uma
substância sólida, apresenta a seguinte:
1.Qual é o coeficiente de solubilidade do brometo de potássio
a 30oC em 100 mL de água?
70g de brometo de potássio /100g de água.
2. Que quantidade máxima de brometo de potássio pode ser
dissolvida em 100g de água a 50oC?
80g de brometo de potássio /100g de água.
O brometo de potássio, que nas condições ambientes é uma substância
sólida, apresenta a seguinte:
3. Imagine o seguinte experimento e responda:
a) Após adicionar o brometo de sódio à água,
agitar e esperar certo tempo, o sistema final
pode ser classificado como homogêneo ou
heterogêneo?
O sistema será heterogêneo, pois a quantidade de soluto
colocada de 92g de brometo de potássio é maior que o
coeficiente de solubilidade de 70g de brometo de potássio
em 100g de água. Teremos assim a presença de corpo de
fundo.
2. Qual é a massa do brometo que não dissolveu?
Quantidade de soluto (92g) – coeficiente de solubilidade(70g) =
22g de brometo não dissolvido.
Calor de solução
Algumas substâncias dissolvem-se com desprendimento
de calor (DH<0) , outras com absorção de calor (DH>0). O
aumento da entalpia em processo de dissolução é conhecido
como calor de solução, ou entalpia de solução (DHsol).
.
Ex: Dissolução exotérmica do sulfato de lítio
Li2SO4(s) 2 Li+ (aq) + SO4-2 (aq)
DHsol= - 30kJ mol-1
Solubilidade aumenta com a temperatura
Ex: Dissolução endotérmica do iodeto de potássio
KI (s) K+ (aq) + I- (aq)
DHsol= 21 kJ mol-1
Solubilidade diminui com a temperatura
O mecanismo de dissolução
Na+ Cl- Na+ ClH2O
Na+
partículas
do soluto
+ Cl- Na+ ClNa
e sua dispersão
+d
H
Na+ Cl- Na+ ClCl- Na+ Cl- Na+
H d+Na+ Cl- Na+ ClCl- Na+ Cl- Na+
dO
H d+
Cl-
H
Cl- Na+ Cl- Na+
II- Processo chamado de
solvatação em geral e
hidratação quando a água
é o solvente.(DH<0)
dO
Cl-
+d
- Na+
Remoção
Cl- Na+ Cldas
As moléculas do solvente+
Na
envolvem o retículo cristalino
I- Desintegração do retículo cristalino
dDH >0 O
H H d+
+d
Curvas de Solubilidade
Solubilidade de Gases
No caso dos gases dissolvidos na água, ocorre o
contrário.
Quanto maior a temperatura da água menor a quantidade
de gás dissolvido.
Tipos de soluções
< 1nm
Soluções
1 a 1000 nm
Dispersões
Coloidais
>1000 nm
Suspensões
Dispersões Coloidais
 As partículas que estão dispersas tem
tamanhos 1 a 1000nm..
 Colóide é um tipo de material heterogêneo,
cuja multiformidade é constatada apenas
pode instrumentos de alta resolução.
Suspensões
 As partículas que estão dispersas tem
tamanhos > 1000nm.
 Agregados com sólidos dispersos em
líquidos ou gases são chamados de
suspensão.
Ex: Achocolatado disperso no leite
Antibióticos
Caldas agrícolas
Soluções
 As partículas que estão dispersas tem
tamanhos < 1 nm.
Tipos de soluções
•
A água tem capacidade de
dissolver um grande número
e substâncias e por isso é
chamada
de
solvente
universal.
• Quando o solvente é a água,
dizemos que ela forma, com
o soluto , uma solução
aquosa, que é o tipo de
solução mais comum no
nosso dia-a-dia.
• Porém, a água não o único
solvente que existe e nem
todas as soluções são
formadas
por
sólidos
dissolvidos em um líquido.
Exemplos de outras soluções:
Exemplos de outras soluções:
Unidades de Concentração
• Solução é o nome usado para indicar uma mistura homogênea.
Ex: soro caseiro, sucos, salmoura...
O soluto e o Solvente:
Muito freqüentemente, um componente de uma solução
apresenta-se em uma quantidade muito maior do que a dos outros
componentes. Este componente é chamado solvente e cada um
dos outros componentes soluto.
Unidades de concentração
A composição de uma solução é expressa pela concentração de
um ou mais de seus componentes.
Concentração (C)
Indica a massa de soluto (g) dissolvida em um volume (L).
C= m / V , sendo m= massa do soluto, V= volume da solução
Concentração de bário é
de 0.036 mg/L
Molaridade (M ou mol/L)
Indica o número de mol de soluto (n) dissolvido em um volume (L).
M= n / V , sendo m= massa do soluto, V= volume da solução
Ex: Foram dissolvidos 5,85g de cloreto de sódio, NaCl, em um 1L de
água. Qual a molaridade da solução resultante?
Massa molecular do NaCl= 58,5 g/mol
1 mol de NaCl
----------- 58,5 g de NaCl
x ----------------5,85 g de NaCl
x = 0,1 mol de NaCl
M= n/V= 0,1 mol/ 1 L= x = 0,1 mol/ L de NaCl
Unidades de Fração Molar (X)
Número de mol de um componente dividido pelo número total de
mols de todos os componentes da solução. Para uma solução formada
de dois componentes, 1 e 2, temos:
Fração molar do componente 1= n1/ (n1+n2)
Fração molar do componente 2= n2/ (n1+n2), sendo n= número de mols.
Geralmente o símbolo X representa a composição expressa em
unidades de fração molar .
Xi= n1/( n1+ n2 + ....ni), a soma de X1+ X2...+ Xn=1
As unidades de fração molar são úteis quando se quer enfatizar a relação
de alguma propriedade da solução dependente da concentração e os
números relativos de soluto e moléculas de soluto e solvente.
Percentagem (%)
Percentagem volume/volume (%v/ v)= volume (mL)/ 100 mL de solução
Ex: Para dois líquidos, podemos preparar uma solução 25% (v/v) com
25mL de soluto e adicionando o solvente até o volume total chegue a
100mL.
Percentagem massa / volume (%p/ v)= massa (g)/ 100 mL de solução
Ex: Seria preparada pesando 25g de soluto e adicionar solvente até que o
volume total seja 100 mL.
Percentagem massa / volume (%p/ p)= massa (g)/ 100 g de solução
Ex: Seria preparada pesando 25g de soluto e adicionar solvente até que o
peso total seja de 100 g.
Exemplo:
Exemplo 1 : Uma solução tem volume de 0,250L e contém 26,8 g de
cloreto de cálcio, CaCl2. Qual é a concentração molar do CaCl2?
( massa atômicas: Ca= 40 g/mol; Cl=35,5 g/mol)
Primeiro encontra-se o número de mols de CaCl2, para isso é necessário o
cálculo da massa molecular CaCl2= 40 + 2x(35,5)= 111 g/mol
1 mol de CaCl2
x
----------- 111g de CaCl2
------------26,8 g de CaCl2
x = 0,24 mol CaCl2
Basta substituir na fórmula de concentração molar:
M= n/V= 0,24mol/ 0,250L= 0,96 mol/L
Exemplo 2: Quantos gramas de nitrato de sódio, NaNO3, precisam
ser usados para preparar 500 mL de uma solução de 0,1 mol/L?
(PM: NaNO3=85g/mol.)
Primeiro calculamos o número de mols de NaNO3, necessário usando:
M= n= n= MxV= 0,1 mol x 0.5 L= 0,05 mol de NaNO3
V
L
A massa molecular de NaNO3= 23 + 14+ 3x(16)= 85 g/mol
1 mol de NaNO3
----------- 85g de NaNO3
0,05 mol de NaNO3 ------------ x
x = 4,25 g de NaNO3
Um produtor rural recebeu o resultado da análise
de solo que indicava uma adubação de 10 kg
N/ha; 40 kg P/ha e 30 kg K/ha. Nos fertilizantes,
o nitrogênio, o fósforo e o potássio estão
expressos,
respectivamente,
nas
formas
(NH4)2SO4, P2O5 e K2O. Qual é a quantidade de
cada fertilizante que deve usar por ha?
Dados de massa molares : (NH4)2SO4
132g/mol; P2O5 = 142g /mol; K2O = 94g /mol.
N=14 ; P= 31; K=39;
=
50g de cloreto de sódio (NaCl, massa molar =
58,5 g/mol) foram dissolvidos em água
volume final da solução é de 500 mL. Calcule
a) a concentração em g/L
b) em % (m/v)
c) molaridade em (mol/L).
Gabarito : a) 100g/L
b) 10%
c) 1,7 mol/L
Diluição
Concentrada: apresenta uma
concentração alta de soluto
SOLUÇÂO
Diluída: apresenta uma concentração
baixa de soluto
Soluções diluídas.
A palavra diluição é usada quando uma solução pode
ser mais diluída pela adição de mais solvente.
Fórmula de diluição :
V1xC1 = V2x C2
Onde C representa qualquer unidade de concentração e V1=
volume inicial e V2 =volume final
Solução 1
Solução 2
+ água
C1= m/V1
m= C1 x V1
 O número de mols, massa de soluto (m)
é a mesma tanto na solução 1 e 2.
C2= m/V2, isolando m teremos:
m= C2 x V2
m = m
V1xC1 = V2x C2
Igualando as massas :
Exemplo: 50 ml de uma solução aquosa de nitrato de
potássio, KNO3, 0,134 mol/L é diluído pela adição de uma
quantidade suficiente para aumentar seu volume para
225 mL. Qual é a nova concentração?
Organizando os dados do enunciado:
V1= 50mL, C1= 0,134 mol/L e V2= 225mL L C2=?
V1xC1 = V2x C2
50 L x 0,134 mol = 225 mL x C2
L
0,029 mol/L
C2= 50 mL x 0,134 mol =
225 mL
L
Qual é o volume necessário
de uma solução 60g/L de
NaNO3para preparar 300 mL
de uma solução 1,5%?