IPT, DACR, Química 1, 08/09, Soluções 1. Classificação das soluções (cont( IPT Conservação e Restauro

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1 IPT Conservação e Restauro Quíica 1 oluções uário Tipos de soluções Dispersões A água Mecaniso da dis João uís Farinha Antunes Escola uperior de Tecnologia de Toar Unidades de concentração de soluções Cálculos para preparação de soluções Departaento de Arte, Conservação e restauro 2 Aquosas O solvente é a água Classificação das soluções A aioria das substâncias que são dissolvidas pela água não é dissolvida pelos outros solventes, e vice-versa. Não aquosas A aioria dos copostos iónicos (cloretos, nitratos, sulfatos, etc.) só pode ser dissolvida e água. Estado físico ólidas Ex: iga etálica, Bronze, íquidas Classificação das soluções (cont( Ex: água co sais, xaropes, álcool etílico coercial Gasosas Ex: Ar, gás doéstico, O solvente é u coposto orgânico A aioria dos copostos orgânicos (ceras, vernizes, adesivos, óleos, diluentes, etc.) só se dissolve e solventes orgânicos (há excepções iportantes). Moleculares e o está na fora de oléculas olventes não aquosos ais couns e C Álcool etílico barato e não tóxico Acetona barata e pouco tóxica Tolueno Muito bo solvente as bastante tóxico Xileno - Muito bo solvente as bastante tóxico 3 Tipo de Iónicas Ex: Água co açucar, Álcool etílico coercial, Não conduze a corrente eléctricas ou conduze uito al. e o está na fora de iões Ex: Água co sal, Ácido Clorídrico, ão boas condutoras de corrente eléctrica. 4 IPT, DACR, Quíica 1, 08/09, oluções 1

2 Tipos de soluç.) soluções (cont ( Dispersões Verdadeiras Não solvente ne porque não há dis, existe fases As partículas do são iões ou oléculas (invisíveis à vista desarada). Fase contínua, dispersante ou externa: A que está e aior volue Fase dispersa ou interna: A que está e enor volue ão transparentes (se não fore sólidas) e pode ter cor. Ex: água salgada, ácido clorídrico, ar, bronze, verdadeiras 1 n Coloidais As partículas do são uito pequenas (invisíveis à vista desarada) as aiores que iões ou oléculas siples. coloidais Tê aspecto gelatinoso. ão transparentes. Ex: Gelatina, colas aniais, shapoos, 1 µ Tipos de dispersões Fase Fase Noe da contínua dispersa dispersão Exeplos Eulsão Gás Aerossol líquido Núvens, sprays, Gás ólido Aerossol sólido Fuo, poeira, ólido Gás Espua sólida Farófias, espua de poliuretano, Gás Espua líquida Claras e castelo, espua de barbear, ólido ol Tintas, gelatina antes de endurecer, laa, ólido Gel Gelatina, colas aniais, ólido ólido ol sólido eite, crees,, isturas águaóleos, dispersões Dispersões Não são soluções porque não há dis. As partículas do são grandes e estão dispersas no solvente. ão visíveis (interfere co a luz). Não existe liites nítidos nas fronteiras ão opacas. Ex: Cola branca, Tintas, Aerossóis, 5 Exeplos de dispersões Aço,.. 6 TIPO DE ÁGUA Água corrente ol (tê consistência líquida) É a ais cou e lipezas de grande diensão. Gel A fase continua é líquida Te a enore vantage da acessibilidade e preç preço. (tê consistência gelatinosa) A fase contínua é sólida Conté Conté sais e iões etá etálicos que pode ter iplicaç iplicações nefastas nos ateriais ais delicados (ex. têxteis e papel) G Água destilada Aerossol líquido Aerossol sólido Espua líquida destilação A destilação eliina os sais. Pode continuar alguas ipurezas orgânicas que evapora junto G co a água. É a principal alternativa à água corrente, quando esta Eulsão Espua sólida A água corrente é fervida e o seu vapor é recolhido. Fase contínua óleo Eulsão oleosa, gorda 7 Fase contínua água Eulsão aquosa, agra não pode ser utilizada. Destilador de água IPT, DACR, Quíica 1, 08/09, oluções 8 2

3 Água desionizada Tipos de água (cont( A água passa através de ua coluna que reté os iões. Pode continuar os copostos orgânicos que não são iónicos. É bastante ais cara que a água destilada (porque causa da anutenção da coluna) e não traz vantagens adicionais na prática do restauro. Água desineralizada Tero abíguo. Geralente é água desionizada. desionizador Fazer no fi se tiver tepo Densidade Polaridade Fórula quíica Viscosidade Propriedades da água A. água é ua substância líquida, forada por oléculas, uito polares. Existe outros étodos de dessalinização da água. O ais iportante destes é a osose inversa. Mebrana osótica 9 10 Propriedades da água (cont( A água no estado sólido flutua na água no estado líquido 11 gelo A água é ua das poucas substâncias Water is one of the few known cuja substances fora sólida é enos densa que a fora líquida in that its solid for is less dense than the liquid. The plot at the right shows how the volue of water varies with the teperature; the large increase (about 9%) on freezing shows why ice floats on water and why pipes burst when they freeze. The expansion between 4 and 0 is due to the trolgy/ice%20tructure.htm foration of larger hydrogen-bonded aggregates. Estrutura do gelo 12 IPT, DACR, Quíica 1, 08/09, oluções 3

4 Alguas curiosidades sobre a iportância da água Mecaniso da dis olvente o que dissolve ou está e aior quantidade; oluto o que foi dissolvido A utilização édia diária de água e Portugal é de cerca de 100 litros por habitante. Todos os anos 1,5 ilhões de pessoas orre por falta de água, 90% das quais crianças co enos de 5 anos de idade. Todos os anos 10 ilhões de pessoas orre, etade co enos de 18 anos, co doenças que não existiria se a água fosse inistrada X X X X X X X X X X X X X X X X X X No início existe ligações - e ligações X-X as partículas e X estão confinadas ao seu espaço X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Na dis quebra-se as ligações X-X e alguas ligações - fora-se novas ligações X X X X X X X X X X X X X X X X X X No fi da dis cada partícula X está rodeada por partículas as partículas X e ove-se e todo o espaço 13 Para que se fore novas ligações -X a partir da quebra das ligações - e X-X existentes é necessário que as ligações, X-X e -X seja do eso tipo, isto é, para ocorrer dis, as partículas e X tê de ter afinidade útua. IGUA DIOVE IGUA 14 Ex: : ecaniso da dis do cloreto de sódios Unidades de concentração de soluções Dis de u cristal de NaCl e água Ião cloreto Cl - a ser reovido da estrutura do cristal Ião sódio (Na ) solvatado por oléculas de água Quando dissolveos cloreto de sódio na água, o "lado" negativo de alguas oléculas de água tende a arrancar os iões Na do cristal de NaCl; o lado positivo de outras oléculas de água tende a arrancar os iões cloreto Cl - do cristal. Desse odo, a água vai "desanchando" o cristal do NaCl, e os íões Na e Cl - "passa" para a, cada u deles solvatado (cercado por oléculas de água). A afinidade entre a água e o cloreto de sódio, necessária à dis, deve-se à atracção entre as cargas dos iões do Cloreto de ódio e as oléculas polares (co carga eléctrica) da Água. 15 C ( g / ) n( ol) C ( ol / ) pp * * x Parte 1: parte 2: : parte n Ex: cal:areia 1:3 percentagens %( / v) x 100 V ( l) v * % ( v / v ) x 100 v * * % ( / ) * * nas esas unidades x 100 As % são sepre calculadas dividindo a parte pelo, ultiplicando por IPT, DACR, Quíica 1, 08/09, oluções 4

5 C ( g / ) Ex 1 g/ (graa por litro) Calculo da concentração final de ua preparada por dis de 5,0 g de e 200 de solvente. C ( g / ) 5,0 g 200 C( g / ) 5,0 g 0,200 C ( g / ) 25,0 g / 200 l 0,200 Neste cálculo assue-se que o volue final é o eso do solvente, o que não é exacto, porque 17 ao volue do solvente adiciona-se o do. É u erro assuido, dentro do rigor do cálculo. C (g/l) 5:0,2 25 Ex 2 Cálculos prévios à preparação de ua de concentração 4 g/. Volue pretendido 250. C ( g / ) 1, 0 g ão necessárias 1,0 g de, a diluir e 250, para preparar ua a 4 g/. g/ ( Preparação de ua C 4 g/ V 250 l 250 ( 4 g / (250 l 0,250 ) 0,250 (4x0,25 1,0) 4 ( g / ) x 0,250 ( 18 Ex 3 C(% / v) x 100 V ( l) %( / v) x 100 V ( l) % (/v) (assa/volue) Calculo da concentração final de ua preparada por dis de 5,0 g de e 200 de solvente. 5,0 g 200 5,0 g C (% / v) x C (% / v) C (% /v)! Concentração da expressa e % /v!! Volue e! 2,5 % 19 Ex 4 Cálculos prévios à preparação de ua a 4,0 % de Cloreto de ódio.. Volue pretendido 200. C (% / v) x100 V ( l) ( g ) 4,0 % x ! Volue e! % (/v) (cont( Preparação de ua C 4,0 % V 200 l 4,0 x ,0 g 200 ão necessárias 8,0 g de cloreto de sódio, a diluir e 200, para preparar ua a 4%. endo ua de u sólido e líquido, entende-se que % significa % /v. 20 IPT, DACR, Quíica 1, 08/09, oluções 5

6 Ex 5 V C(% v / v) x 100 V % (v/v) (volue/ V * C (% v / v) x 100 V * Calculo da concentração final de ua preparada por istura de 50 de e 200 de solvente. * Nas esas unidades l (volue/volue) 50 C (% v / v) x C (% v / v) C (% v/v)! Volue da final 250!! Volues nas esas unidades! 20 % 21 * C (% / ) x 100 * 50 g A * Nas esas unidades 150 g B! Massa final 200g! % (/) (assa/ C A (% /) (assa/assa) Ex 6 Calculo da concentração final (e A) de ua istura preparada pela adição de 50 g de coponente A () a 150 g de coponente B. A C (% / ) x g C A (% / ) 25 % C (% / ) x g! assas nas esas unidades! 50 g A 200 g 22 M ol/ olaridade (oles por litro) ol/ (cont( C ( ol / ) n( ol) Calculo da concentração final de ua de Cloreto de ódio preparada por dis de 5,0 g de e 200 de solvente. Ex 7 5,0 g 200 C(ol/l)! Concentração da expressa e ol/! 1º É necessário calcular quantas oles de cloreto de sódio há e 5 g. Cálculo Na Cl - NaCl 1 ol de NaCl -- 58,5 g n 5,0 g Mr Na 23,0 Mr Cl 35,5 n 0,085 ol Mr NaCl 23,0 35,5 58,5 5,0 g de cloreto de sódio tê 0,085 ol. 23 (Cont. ) 2º passo: substituir os valores conhecidos na expressão da concentração C( ol / ) 0,085ol 0, l 0,200 Calculo da concentração final de ua de Cloreto de ódio preparada por dis de 5,0 g e 200 de solvente. ( C ( ol / ) 0,085 ol C ( ol/ ) 0,425ol / (0,085:0,2 0,425) n( ol) Nos cálculos co oles é necessário conhecer a fórula quíica dos copostos, porque a assa de cada ole depende da fórula quíica do coposto. Nos outros não. 24 IPT, DACR, Quíica 1, 08/09, oluções 6

7 ol/ ( Preparação de ua (conclusão) Diluição Ex 8 Cálculos prévios à preparação de ua de cloreto de sódio de concentração 0,2 M. Volue pretendido 250. C ( ol / ) n( ol) Cálculo da assa de 0,05 ol de cloreto de sódio C 0, 20 M V 250 l 0,20 ol / n ( ol ) 0,250 Mr NaCl 23, 0 35,5 58,5 1 ol de NaCl -- 58,5 g 0,05 ol ão necessárias 0,30 g de cloreto de sódio, a diluir e 250, para preparar ua a 0,20 ol/ de cloreto de sódio. 1º passo: cálculo da quantidade (n, oles) n 0, 050 ol 2º passo: cálculo da assa das n oles 0,30g 25 Preparação de ua ais diluída a partir de ua que já existe ais concentrada. Para fazer ua diluição toa-se ua quantidade (volue) da de partida (que é ais concentrada) e adiciona-se água até ao volue final pretendido da nova (que é ais diluída). As questões são: 1) Quando adiciono solvente a ua existente qual vai ser a concentração final 2) Quando quero preparar u volue certo de ua ais diluída que volue da ais concentrada devo tirar Ci x Vi Cf x Vf olução de início já existente olução final, depois da diluição Igualdade usada para todas as diluições e qualquer unidade C concentração V - volue 26 Diluição (cont( Ex 9 Dispõe-se de 500 l de ua de concentração 10 g/. Calcular a concentração final da obtida por adição de 250 l de água ao volue inicial de 500 l. Ex 10 Diluição (cont( Preparação de 250 l de ua de concentração 4 %, a partir de ua já preparada co a concentração de 20 %. Que volue da inicial devo retirar para fazer a diluição 250 Cf Vf 750 Ci 10 g/ Vi 500 Cf C i 10 g/ V i g / x 500 l 750 C f V f 750 l Ci x Vi Cf x Vf 10 g/ x 500 C f x 750 l Cf 6,7 g/ Vf C i 20 % C f 4 % V i V f 250 l Ci x Vi Cf x Vf 20 % x Vi 4 % x 250 l 4 % x 250 l Vi 20 % Vi 50 l olução final Cf 4 % 2028 % olução ãe IPT, DACR, Quíica 1, 08/09, oluções 7

8 fi O ergulhador (tapa de túulo greco-etrusco), séc. V a.c., Paestu, Italia, 29 IPT, DACR, Quíica 1, 08/09, oluções 8

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