Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis 1º ano. Módulo Q 2 Soluções.

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1 Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis 1º ano Docuento de apoio Módulo Q 2 Soluções. 1. Dispersões 1.1. Disperso e dispersante Dispersão Ua dispersão é ua istura de duas ou ais substâncias, e que as partículas de ua fase a fase dispersa (disperso) se encontra distribuídas no seio da outra a fase dispersante Dispersão sólida, líquida e gasosa A classificação de dispersão sólida líquida ou gasosa está relacionada co o estado de agregação do dispersante Critérios para a classificação de dispersões e soluções, colóides e suspensões A classificação das dispersões te a ver co as diensões édias das partículas do disperso. Ou seja, co a diensão édia das partículas constituintes. Assi, Existe 3 tipos principais de dispersões as soluções verdadeiras ou soluções, os colóides e as suspensões. Soluções As soluções são as dispersões e que as partículas do disperso apresenta enor diensão. Nelas não é possível distinguir a olho nu os respectivos coponentes, pois as suas partículas apresenta ua diensão édia inferior a 1 n = Colóides Os colóides são dispersões e que as partículas do disperso apresenta diensão interédia. As suas partículas apresenta ua diensão édia que varia entre 1 n e 1 µ. Suspensões As suspensões são as dispersões e que as partículas do disperso apresenta aior diensão. Estas são constituídas por partículas aiores, co diâetros édios superiores a 1 µ. Cátia Hoe Página 1

2 2. Soluções 2.1. Coposição qualitativa de soluções Soluções A é ua istura hoogénea de duas ou ais substâncias. As soluções são foradas por u solvente e por u ou ais solutos. Solvente e soluto(s) O solvente é o coponente que dissolve o soluto. O soluto é o coponente que é dissolvido pelo solvente. O solvente é o coponente da istura que apresenta o eso estado físico da e/ou o coponente co aior quantidade de substância presente. O(s) que está(ão) e enor quantidade é (são) o(s) soluto(s). Classificação das soluções As soluções pode ser classificadas coo sólidas, líquidas e gasosas, de acordo co o estado físico que apresenta à teperatura abiente. U exeplo de ua gasosa é o ar; u exeplo de ua líquida é a água do ar; u exeplo de ua sólida é qualquer liga etálica. Solubilidade A solubilidade de ua substância sólida, líquida ou gasosa, a ua dada teperatura, diz respeito à porção áxia dessa substância que é possível dissolver e deterinado solvente, ou seja, a solubilidade de u soluto nu solvente, a ua deterinada teperatura, consiste na quantidade áxia de soluto que é possível dissolver nua certa quantidade de solvente. Solução não saturada ou insaturada é ua, a ua dada teperatura, e que, ao adicionar u pouco ais de soluto, este se dissolve, após agitação. Solução saturada é ua, a ua dada teperatura, e que, ao adicionar u pouco ais de soluto, este não se dissolve, eso após agitação. Solução sobressaturada é ua, a ua dada teperatura, cuja concentração é superior à concentração de saturação, não havendo sólido precipitado, ou seja é ua e que se dissolveu ua quantidade de coposto superior à existente nua saturada. A sobressaturada é instável, podendo ocorrer a qualquer oento a precipitação do excesso de coposto dissolvido. ariação da solubilidade e água co a teperatura Para a aior parte dos copostos, o processo de solubilização e água é u processo endotérico, ou seja a solubilidade auenta quando auenta a teperatura. Existe, contudo, alguns copostos cuja solubilidade diinui co a teperatura. Cátia Hoe Página 2

3 O gráfico da figura 1 representa a variação da solubilidade co a teperatura para alguns sais. Figura 1 variação da solubilidade co a teperatura para alguns sais. O gráfico da figura 2 ostra a variação da solubilidade do oxigénio e água co a teperatura. Figura 2 ariação da solubilidade do oxigénio, e água, co a teperatura. Coo se pode concluir, através da análise do gráfico, quanto aior a teperatura enor será a quantidade de oxigénio dissolvida na água. Nu local de descarga de efluentes, existe auento da teperatura da água, o que provoca a diinuição da quantidade de oxigénio dissolvido na água e consequenteente probleas abientais, coo por e risco a vida aquática. Cátia Hoe Página 3

4 Qualidade da água e substâncias dissolvidas A qualidade da água está relacionada co a variedade de substâncias dissolvidas e a respectiva concentração. Por exeplo: O facto de os nitratos sere sais uito solúveis e água explica o facto da actividade agrícola ser a aior causa actual de containação de águas naturais. Pois, os nitratos são copostos iportantes dos adubos e quando são aplicados e excesso ua parte não é utilizada pelas culturas, coo são uito solúveis, dissolve-se nas águas de rega ou das chuvas e infiltra-se no solo, containando as águas subterrâneas, o que origina a containação de todas as captações associadas. As características das águas naturais são influenciadas pela presença de gases dissolvidos, coo o oxigénio e o dióxido de carbono. Por exeplo, o oxigénio dissolvido é utilizado na respiração e deterina, e grande edida, a possibilidade de existir vida aquática. Interpretação do gráfico da variação da solubilidade de KNO 3 e função da teperatura Gráfico 3 ariação da solubilidade de KNO 3 e função da teperatura. A partir da análise do gráfico 3, verifica-se que, à teperatura de 20 ºC: Ponto 1 corresponde a ua insaturada ou não saturada. Ponto 2 corresponde a ua saturada. Ponto 3 Pode corresponder a ua das seguintes situações: Situação A Solução saturada apresentando sólido depositado (aioria dos casos). Situação B Solução sobressaturada não apresenta sólido depositado ( instável). Cátia Hoe Página 4

5 2.2. Coposição qualitativa de ua unidades SI e outras Quantidade de substância A quantidade de substância (síbolo n) é ua das sete grandezas fundaentais do Sistea Internacional (SI) e a sua unidade é a ole. A quantidade de substância, tabé se designa por quantidade de atéria ou quantidade quíica. Massa olar A assa olar está associada à assa de ua ole de partículas (átoos, oléculas, iões, ) e indica a assa por unidade de quantidade de substância. M = n A assa olar é expressa e graa por ole. A assa olar é nuericaente igual à assa atóica relativa ou à assa olar relativa. Exeplo: Calcule a assa olar do oxigénio (O 2 ). Re: M O ) = 2 (O), ou seja: M ( O 2 ) = 2 16, que equivale a M ( O 2 ) = 32 g/ol ( 2 Ar Aplique 1: Calcule a quantidade de substância de gás butano, C 4 H 10, nua botija co 21,6 kg, 20,0 kg dos quais corresponde à assa da botija vazia (use os dados da Tabela Periódica que lhe foi fornecida). Coposição quantitativa de ua Para expressar a abundância de u deterinado coponente de ua istura falaos e concentração. A concentração, c, diz respeito à coposição quantitativa de ua expressa e quantidade de atéria (ol) de soluto por unidade de volue de. A unidade SI, de concentração, é ol/ 3, contudo a unidade ais vulgarente utilizada é ol/d 3. n c= Aplique 2: Dissolvera-se 5,85 g de cloreto de sódio (NaCl) e água até copletar 200 c 3. a) Calcule a assa olar do NaCl. b) Calcule a concentração de NaCl e ol/d 3. Aplique 3: Calcule o volue de ua de ácido sulfúrico, sabendo que a sua concentração é 1,0 ol/d 3 e que nela existe 0,010 ol de ácido. Aplique 4: A assa olar da sacarose é 342 g/ol. Calcule a assa de sacarose necessária para preparar 2,00 d 3 de de concentração 0,100 ol/d 3. soluto Cátia Hoe Página 5

6 A concentração ássica, c, diz respeito à coposição quantitativa de ua expressa e assa de soluto por unidade de volue de. A unidade SI, de concentração ássica, é kg/ 3, contudo as unidades ais vulgarente utilizadas são g/d 3 e g/d 3. c = Aplique 5: Ua de iodo, I 2, é preparada dissolvendo 3 g daquele sólido e álcool que é adicionado até copletar 1500 c 3. Calcule a concentração ássica da e g/d 3. soluto A percentage e volue, % (/), diz respeito à coposição quantitativa de ua expressa e volue de soluto por volue de ( 100 ). A percentage e volue é ua grandeza adiensional (não te unidades), contudo, devido ao facto de se ultiplicar por 100 expriese e percentage. soluto %( / ) = 100 Aplique 6: U whisky apresenta u teor alcoólico de 43% (/); u vinho do Porto 13,5% (/) e u conhaque 40% (/). Adita que o copo para servir estas bebidas te a capacidade de 150 L. Calcule o núero de copos de cada bebida necessário para a ingestão de 100 L de etanol. A percentage e assa, % (/), diz respeito à coposição quantitativa de ua expressa e assa de soluto por assa de ( 100 ). A percentage e assa é ua grandeza adiensional (não te unidades), contudo, devido ao facto de se ultiplicar por 100 exprie-se e percentage. soluto %( / ) = 100 Aplique 7: Dissolvera-se 10,0 g de NaOH e 90,0 g de água. Expria a coposição da e percentage e assa de soluto por assa de. A percentage e assa/volue, % (/), diz respeito à coposição quantitativa de ua expressa e assa de soluto por volue de ( 100 ). A unidade SI, de percentage e assa/volue, é kg/ 3, contudo a unidade ais vulgarente utilizada é g/100l de. soluto %( / ) = 100 A parte por ilhão e assa, pp, diz respeito à coposição quantitativa de ua 6 expressa e assa de soluto por assa de ( 10 ). A parte por ilhão e assa é ua grandeza adiensional (não te unidades), contudo, devido ao facto de se ultiplicar por 10 6 expriese e pp. 1 pp significa que existe 1 g de soluto e 1 x 10 6 g de. Cátia Hoe Página 6

7 soluto pp = 10 A parte por ilhão e volue, pp, diz respeito à coposição quantitativa de ua 6 expressa e volue de soluto por volue de ( 10 ). A parte por ilhão e volue é ua grandeza adiensional (não te unidades), contudo, devido ao facto de se ultiplicar por 10 6 expriese e pp. 1 pp significa que existe 1 d 3 de soluto e 1 x 10 6 d 3 de. soluto pp = 10 A parte por bilião e assa, ppb, diz respeito à coposição quantitativa de ua expressa 9 e assa de soluto por assa de ( 10 ). A parte por bilião e assa é ua grandeza adiensional (não te unidades), contudo, devido ao facto de se ultiplicar por 10 9 exprie-se e ppb. 1 ppb significa que existe 1 g de soluto e 1 x 10 9 g de. soluto ppb = 10 A parte por bilião e volue, ppb, diz respeito à coposição quantitativa de ua 9 expressa e volue de soluto por volue de ( 10 ). A parte por bilião e volue é ua grandeza adiensional (não te unidades), contudo, devido ao facto de se ultiplicar por 10 9 expriese e ppb. 1 ppb significa que existe 1 d 3 de soluto e 1 x 10 9 d 3 de. soluto ppb = 10 Aplique 8: A tabela abaixo apresenta alguns dos gases ais abundantes na atosfera e as respectivas %/, pp e ppb. Coplete a tabela, apresentado todos os cálculos necessários ao seu preenchiento. Gases %(/) pp ppb Azoto(N 2 ) 78,08 Oxigénio (O 2 ) 20,95 Árgon (Ar) 0,93 Dióxido de carbono (CO 2 ) 365 Hidrogénio (H 2 ) 500 Néon (Ne) 18, Cátia Hoe Página 7

8 2.3. Factor de diluição Solução concentrada e diluída Para distinguir-os ua ais concentrada de ua ais diluída teos que ter e conta a quantidade de soluto por unidade de volue de, ou seja a concentração. A que apresentar u aior valor para a concentração será a ais concentrada. A que apresentar enor valor para a concentração será a ais diluída. Aplique 9: Preparara-se duas soluções A e B de peranganato de potássio (KMnO 4 ). Para fazer a A dissolvera-se 19,76 g deste sal e água desionizada até perfazer o volue de 250 L. Para preparar a B dissolvera-se 79,00 g deste soluto e água desionizada até perfazer o volue de 500 L. Identifique a ais concentrada. Apresente todos os cálculos que efectuar. Factor de diluição Quando se prepara ua diluída a partir de ua concentrada é útil conheceros o factor de diluição (f) que nos indica, por exeplo, o núero de vezes que se deve diluir u dado volue da concentrada, de concentração c inicial, para se obter a diluída, de concentração c final. Assi, podeos associar factor de diluição à razão entre o volue final da e o volue inicial da aostra: f = Aplique 10: A 300 c 3 de ua de HCl, co ua concentração de 0,4 old -3, juntou-se água até prefazer o volue de 500 c 3. a) Calcule o factor de diluição desta. b) Calcule a concentração da final. final inicial Tabé, podeos associar factor de diluição à razão entre a concentração inicial da e concentração final da : c f = c Aplique 11: pretende-se preparar 500 L de ua de ácido clorídrico 0,2 ol/d 3 a partir de ua 4 ol/d 3. a) Calcule o factor de diluição desta. b) Calcule o volue de concentrada necessária para a preparação da diluída. inicial final Cátia Hoe Página 8

9 O factor de diluição é utilizado, a nível do laboratório, para a preparação de diversas. Por exeplo é cou proceder-se à diluição de ácidos e de bases concentradas antes de se proceder à sua utilização. Bibliografia consultada Barros, A; et al (2008). Quíica 11 Física e Quíica A 11º ano. Porto: Areal Editores. Corrêa, C; et al (2008). Quíica no undo real Física e Quíica A 11º ano. Porto: Porto Editora. Dantas, M; Raalho, M (2007). Jogo de partículas A Física e Quíica A Quíica bloco 1 10º /11º ano. Lisboa: Texto Editores. Magalhães, J (2007). Eleentos Quíica A 10º ano. Carnaxide: Santillana Constância. Mendonça, L; Dantas, M; Raalho, M (2003). Caderno de exercícios e probleas 10º ano Ciências Físico-Quíicas Quíica. Lisboa: Texto Editora. Paiva, J; et al (2007). 10 Q Física e Quíica A Quíica bloco 1 10º / 11º ano. Lisboa: Texto Editores. Paiva, J; et al (2008). 11 Q Física e Quíica A Quíica bloco 2 11º / 12º ano. Lisboa: Texto Editores. Paiva, J; et al (2007). Caderno de exercícios e probleas 10 Q Física e Quíica A Quíica bloco 1 10º/11º ano. Lisboa: Texto Editores. Rebelo, A; Rebelo, F (2007). Terra.lab Ciências Físico-Quíicas 8º ano 3º ciclo do Ensino Básico. Lisboa: Lisboa Editora. Siões, T; Queirós, M; Siões, M (2008). Quíica e contexto Física e Quíica A Quíica 11º ano. Porto: Porto Editora. Prograa coponente de foração cientifica disciplina de Física e Quíica cursos profissionais de nível secundário. disponível a 20 de Janeiro de 2009 Cátia Hoe Página 9