Prática 1 Determinando o Teor de Sacarose em Bebidas

Transcrição

1 Universidade Federal do ABC Disciplina: Laboratório de Transformações Químicas Prática 1 Determinando o Teor de Sacarose em Bebidas Hueder Paulo M. de Oliveira Santo André - SP

2 Algumas dicas 1.1. Os alunos devem trazer um refrigerante por grupo (pode ser uma lata pequena, daquelas de 220 ml) Dividir entre os grupos quais soluções cada grupo irá preparar Pode usar um béquer para o preparo das soluções pq o roteiro e o gráfico pede para fazer em % (massa sacarose / massa solução). O uso da balança será intenso Para minimizar o uso da balança, pode preparar em g/ml (gramas de sacarose / volume de solução). Mas cuidado com o gráfico (veja item 1.7) Orientação sobre o uso da balança (procurar usar a mesma balança, janelinha aberta, limpeza, etc...) 1.6. Pode haver um agitador + peixinho ou banho ultrassônico por bancada (ou por lab) para degaseificar o refrigerante 1.7. A preparação das soluções em % (m/m) é mais desafiadora pois tem que converter título (%) em concentração (g/l) para comparar com o valor do rótulo 1.8. Sugestão: no dia do experimento desenhe a tabela grande na lousa para facilitar a coleta dos dados.

3 SOLUÇÕES ASPECTOS QUANTITATIVOS DAS SOLUÇÕES A relação das quantidades de soluto, solvente numa solução estabelece relações matemáticas, denominadas concentrações das soluções.

4 Definição: As dispersões são misturas nas quais uma substância está disseminada na forma de partículas no interior de uma outra substância.

5 Vejamos alguns exemplos: Ao agitar a mistura, a sacarose (disperso) se dissemina na água (dispersante) sob a forma de pequenas partículas, as quais se distribuem uniformemente na água. Quando agitada, a gelatina (disperso) se dissemina na água (dispersante) sob a forma de pequenas partículas, as quais se distribuem uniformemente na água. Ao agitarmos a mistura por um dado momento, o enxofre se dissemina na água, sob a forma de partículas que se distribuem uniformemente na água. Pouco tempo depois o enxofre sedimentase, e o sistema deixa de ser uma dispersão

6 Classificação das disperções O tamanho médio das partículas do disperso é um critério para classificar as dispersões (1nm = 10-9 m). SOLUÇÃO- As partículas da fase dispersa: Não se sedimentam sob ação da gravidade, nem de centrífugas; Não são retidos por filtros; Não são visíveis ao microscópio.

7 COLÓIDES- As partículas da fase dispersa: Não se sedimentam sob ação da gravidade, nem de centrífugas comuns, mas sedimentam-se com uso de ultracentrífugas; Não são retidos por filtros comum, apenas por ultrafiltros; Não são visíveis ao microscópio comum e são visíveis no ultramicroscópio. SUSPENSÃO- As partículas da fase dispersa: Sedimentam sob ação da gravidade; São retidos por filtros comuns; São visíveis ao microscópio comum.

8 Classificação dos colóides: SOL Colóide constituído por: Disperso = sólido Dispersante = líquido Exemplos: gelatina em água; goma arábica em água; vernizes e tintas. GEL Colóide constituído por: Disperso = líquido Dispersante = sólido Exemplos: geléias; manteiga; queijo.

9 EMULSÃO Colóide constituído por: Disperso = líquido Dispersante = líquido Exemplos: maionese; leite. ESPUMA Colóide constituído por: Disperso = gás Dispersante = líquido Exemplos: ar na espuma de sabão; ar no chantilly; no colarinho do chope.

10 AEROSSOL Colóide constituído por: Disperso = sólido Dispersante = gás (o ar) Exemplos: fumaças.

11 Estudo das soluções SOLUÇÕES são misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. SOLUÇÃO = SOLUTO + SOLVENTE menor proporção em geral H 2 O Exemplos: açúcar em água, ar, ligas metálicas,...

12 Como se forma uma solução? substância A substância B mistura A + B (solução) O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O parede de separação removendo a parede A disseminação do soluto no solvente ocorre de forma espontânea!

13 Classificação das soluções: 1 º Critério: De acordo com o estado físico. Sólida: Liga metálica formada por 75% de ouro e 25% de cobre, ligas metálicas, medicamento na forma de comprimidos,... Líquida: Solução aquosa de sacaroseágua mineral (sem gás), soro fisiológico, bebidas,... Gasosa: Ar atmosférico isento de partículas sólidas.

14 2 º Critério: De acordo com a natureza do soluto. Solução molecular: As partículas do soluto são moléculas; C 6 H 12 O 6(sólido ) C 6 H 12 O 6(aquoso) Solução iônica: As partículas do soluto são íons. NaCl(sólido) Na+(aquoso) + Cl-(aquoso) 3 º Critério: De acordo com a solubilidade do soluto. A solubilidade de um soluto é a quantidade máxima do soluto que pode ser dissolvida em uma determinada quantidade de solvente a uma dada temperatura e pressão.

15 Exemplo: A solubilidade do KCl em água a 20 o C é de 34g do sal em 100g de água. Representação: 34g de KCl/100g de água. Interpretação: 34g é a quantidade máxima de KCl que pode ser dissolvida em 100g de água a 20 o C.

16 COEFICIENTE E CURVA DE SOLUBILIDADE Coeficiente de solubilidade : Na prática para que serve?

17 "Solutos diferentes apresentam solubilidades diferentes - Solução diluída - quantidade grande de solvente em relação ao soluto. Quando a quantidade de soluto dissolvida for inferior à especificada pela solubilidade. Ex: 2 g de NaCl em 100 ml de H 2 O a 18ºC - Solução concentrada - quantidade grande de soluto em relação ao solvente Ex: 30g de NaCl em 100 ml de H 2 O a 18ºC

18 - Solução saturada - contém a máxima quantidade de sal que se dissolve em 100 ml de H 2 O a uma determinada temperatura. Quando a quantidade de soluto dissolvida for igual à especificada pela solubilidade. Ex: 36g de NaCl em 100 ml de H 2 O a 18 ºC -Solução supersaturada - apresenta uma maior quantidade de soluto do que o solvente consegue dissolver. Essa solução apresenta corpo de chão, corpo de fundo ou precipitado. Ex: 40 g de NaCl em 100 ml de H 2 O a 18ºC

19 SOLUÇÕES A concentração pode ser expressa como: Concentração física: é aquela que não depende da massa molar do soluto dissolvido. Concentração química: é aquela que depende da massa molar do soluto dissolvido.

20 HIGHRES PRESS STOCK/CID CID Os conceitos de solução, solvente e soluto Solução: mistura homogênea (soluto + solvente) Soluto: dissolvido pelo solvente Solvente: substância utilizada para dissolver outra Grande parte das soluções é líquida, mas, como vemos aqui, existem soluções sólidas, como o ouro, e gasosas, como o ar atmosférico.

21 SOLUÇÕES Expressões de concentrações físicas: Os refrigerantes

22 THE NEXT/CID Concentração comum Relação entre massa de soluto e volume de sua solução NaOH (aq) C = 80 g/l A solução preparada contém 80 g de soluto dissolvidos em 1,0 L de solução.

23 SOLUÇÕES

24 Densidade de solução versus concentração comum Densidade: inclui a massa da solução. Concentração comum: inclui apenas a massa do soluto.

25 O que significa metro cúbico (m 3 )? O metro cúbico (símbolo m³) é uma unidade de medida para volumes, padrão no Sistema Internacional de Unidades. É derivada do metro, sendo equivalente a um cubo (sólido) com arestas de 1 metro. 1 m Volume = 1m x 1m x 1m = 1m 3

26 Qual o volume da caixa abaixo em metros cúbicos (m 3 )? 6 m

27 Em 1 m 3 cabem quantos quilos?

28 Conceito de densidade Densidade é a relação entre a massa e o volume de um corpo. A densidade é uma propriedade específica para cada matéria na natureza.

29 Na caixa abaixo cabem Kg de água. Qual a densidade da água? 6 m

30 Qual é a densidades de cada objeto?

31 Por quê a bolinha verde afunda e a branca flutua?

32 Líquido II Líquido I EXPLIQUE por que o líquido I está embaixo do líquido II.

33 Densidade e o processamento do petróleo. Fonte:

34 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração BRIAN SYTNYK/ MASTERFILE/OTHER-IMAGES

35 THE NEXT/CID THE NEXT/CID THE NEXT/CID Concentração em quantidade de matéria Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

36 Mol Relembrando... É a quantidade de uma espécie química que contém 6,02 x partículas (átomos, moléculas, íons, elétrons, etc). Massa Molar (M ou MM) A massa em g de 1 mol da espécie química. Massa molar atômica Peso atômico Ex: 1 mol de H = 1,0079 g de H, 1 mol de Fe = 55,847g de Fe Massa molar molecular Ex: 1 mol de CO 2 = 44,01 g de CO 2 1 mol de H 2 O = 18,0158 g de H 2 O

37 Concentração da solução Concentração Molar (Molaridade) Concentração da solução expressa em quantidade de matéria do soluto por litros do solvente. Solução 1 molar = 1 mol da substância / 1L de solução ou 1 molar = 1 mmol da substância / 1 ml de solução Molaridade n massa(g) MM(g.mol 1 ).Volume(L ) massa(g) MM(g.mol 1 )

38 Densidade Densidade = massa da substância / volume Unidades: (g/ml) ou (g/cm 3 ) ou (kg/l) Expressões de resultados analíticos: Relação m/m Amostras sólidas % analito = massa (g) analito x 100 massa (g) amostra Amostras líquidas Relação m/v % analito = massa (g) analito x 100 volume (ml) amostra Relação v/v % analito = volume (ml) analito x 100 volume (ml) amostra

39 Título em massa Expressa a relação entre a massa de soluto e a massa de solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

40 SOLUÇÕES Sendo: T = título (é um número puro, isto é não tem unidade). m 1 = massa do soluto. m 2 = massa do solvente. m = massa da solução (m 1 + m 2 )

41 Título em volume Expressa a relação entre o volume de soluto e o volume de solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

42 Porcentagem em massa e em volume Quando o título em massa é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em massa do soluto na solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

43 Porcentagem em volume Quando o título em volume é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em volume do soluto na solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

44 SOLUÇÕES A concentração calculada pelo Título pode ser determinada por massa ou por volume, onde: Título em massa T= m 1 / (m 1 + m 2 ) Título em volume T= v 1 / (v 1 + v 2 )

45 SOLUÇÕES

46 Partes por milhão (ppm) SOLUÇÕES Em soluções diluídas é comum utilizar a concentração em partes por milhão (ppm), que mostra o número de partes do soluto que há em 1 milhão de partes da solução. Partes por bilhão (ppb) Em soluções intensamente diluídas podemos utilizar a concentração em partes por bilhão (ppb) que mostra o número de partes do soluto que há em 1 bilhão de partes da solução.

47 SOLUÇÕES A concentração em ppm ou ppb são utilizadas, principalmente, para indicar poluentes no ar, água e do solo. Em soluções líquidas intensamente diluídas, a densidade da solução é praticamente igual a densidade da água.

48 SOLUÇÕES Expressão de concentração química :

49 SOLUÇÕES Relação entre Concentração, Título, densidade e Molaridade: C = m 1 /V T = m 1 /m d = m/v M = n 1 /V, Então: C = d.t = M. MM 1

50 Relações entre C, T e M V m C 1 m m m m m T V n1 M como n 1 = m 1 / M 1 m 1 = massa do soluto M 1 = massa molar do soluto M = M d 1000 T M C M V m V n

51 Solução diluídas Propriedades coligativas: propriedades do solvente que dependem somente do número de espécies de soluto e não da natureza do soluto depending of the collection

52 Propriedades: Temperatura de ebulição Temperatura de fusão Pressão de vapor Pressão osmótica

53 Elevação do Ponto de Ebulição T e RT vap 2 o H x 2 A adição de um soluto não volátil ao solvente produz uma elevação da sua temperatura de ebulição T e, que só depende da fração molar do soluto e não de sua natureza A elevação da temperatura de ebulição é uma propriedade coligativa

54 T e K e m K e : Cte Ebulioscópica do solvente m : molalidade da solução A elevação do ponto de ebulição de um solvente, provocada pela adição de um soluto não volátil é proporcional à molalidade do soluto

55 Abaixamento do Ponto de congelamento ln( x T 1 ) P fus H 2 RT T f RT fus 2 o H x 2 A adição de um soluto não solúvel no solvente sólido produz um abaixamento da sua temperatura de congelamento T f, que só depende da fração molar do soluto e não de sua natureza O abaixamento da temperatura de congelamento é uma propriedade coligativa

56 T f K f m K f RT 2 0 M 1000 f 1 H K f : Cte Crioscópica do solvente m : molalidade da solução O abaixamento do ponto de congelamento de um solvente, provocada pela adição de um soluto não solúvel no solvente sólido é proporcional à molalidade do soluto

57 Abaixamento da Pressão de Vapor P o P 1 1 Solução diluída Solvente segue a Lei de Raoult P o P x como x 1 < 1 P 1 < P o 1 P P P o P 1 1 P o x P o P (1 x o 1 ) P 1 o P x 2 P 1

58 o P x 2 P 1 O abaixamento da pressão de vapor do solvente, produzida pela adição de um soluto não volátil, é proporcional à fração molar do soluto, numa dada Temperatura