SOLUÇÕES. Curvas de Solubilidade

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1 QUÍMICA SOLUÇÕES 1. INTRODUÇÃO Soluções são misturas homogêneas, ou seja, misturas entre dois ou mais componentes apresentando uma única fase. Exemplos: Água + Álcool Água + Sal + Açucar Curvas de Solubilidade (g KClO /0g H O) 3 2 = 4,8g/0g H 2O a C = 14,9g/0g H 2O a C = 39,4g/0g H 2O a 80 C Mistura homogênea 1 só fase (Solução) Soro caseiro Mistura homogênea 1 só fase (Solução) Uma solução é contida por dois componentes: soluto e solvente. Solução = soluto + solvente. Contrariando o pensamento de muitos que a- creditavam que só existem soluções aquosas, as soluções também se apresentam no estado sólido e no estado gasoso. o componente sólido será o soluto, Aquosa enquanto que o componentelíquido será o solvente. o componente que estiver em Solução menor quantidade será o soluto, Sólida ougasosa enquanto que o componente que estiver em maior quantidade será o solvente. 2. COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (C.S.) Indica a quantidade máxima de soluto que se dissolve em uma quantidade padrão de solvente, a uma determinada temperatura. C.S. KClO = 32g / 0g de H2O a 70 C 3 Ou seja, em 0 g de H 2 O, à temperatura de, a quantidade máxima do soluto (KClO 3 ) capaz de ser dissolvida é de 32 g. Qualquer quantidade de soluto que ultrapasse esta quantidade limite de 32 g não será dissolvida, resultando na formação de um precipitado (corpo de fundo). Observe na curva de solubilidade a seguir, que a solubilidade de um soluto varia com a alteração da temperatura t/ C Lembre-se, porém, de que, apesar de ser a grande maioria, nem todo composto se tornará mais solúvel com o aumento da temperatura. O sulfato de Cério (Ce 2 (SO 4 ) 3 ), por exemplo, tem a sua solubilidade diminuída com o aumento da temperatura. Quando isso ocorre, a solubilidade é dita exotérmica. 3. CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES Solução Insaturada: É a que apresenta uma quantidade de soluto dissolvido inferior ao coeficiente de solubilidade do mesmo (pode dissolver mais). Se o.s. = 32g / 0g de H O a 70 C. 0g C KClO 3 2 g KClO 3 Solução Insaturada: Pois a quantidade de soluto (KClO 3) dissolvida foi inferior ao C.S., podendo ainda a solução dissolver mais 2g do soluto em questão. No gráfico, uma solução insaturada é identificada por qualquer ponto abaixo da curva de solubilidade. Solução Saturada: É a que apresenta uma quantidade de soluto dissolvida igual ao coeficiente de solubilidade do mesmo (não podendo dissolver nada além do limite estabelecido pela solubilidade do soluto). Podendo ou não apresentar corpo de fundo (todo ponto acima da curva de solubilidade resultará numa solução saturada com corpo de fundo e em cima da curva resultará numa solução saturada sem corpo de fundo). Se o.s. 32g / 0g de H O a 70 C C KClO 3 2 =. Editora Exato 1

2 0g 35g KClO 3 Resultará solução saturada 3g de corpo de fundo c) Densidade (d) É a relação entre massa da solução e o volume da solução. massa da solução d = volume da solução As unidades podem ser: g/ml, g/l, kg/l... Relação entre C, T e d 32g KClO 3 0g Resultará solução saturada Sem corpo de fundo 4. EXPRESSÕES DE CONCENTRAÇÃO São as diferentes formas de relacionar as quantidades de soluto por quantidade de solução, ou menos comumente, as quantidades de soluto por quantidade de solvente. a) Concentração Em Massa É a relação entre a (em gramas) e o volume da solução (em litros). Conhecida também como concentração em g/l. C = ( g) volume da solução ( L) unidade: g/l. b) Título (T) É a relação entre a e a massa da solução. Como a massa da solução é igual à massa do soluto + massa do solvente, temos: T = massa da solução = + massa do solvente Note que o título não possui unidade (é adimencional), pois as unidades de massa são canceladas, podendo assim ser expresso em porcentagem. P = T 0 E como na relação o denominador será sempre maior que o numerador, temos: 1 > T > 0 C( g / l ) = 00 d( g / ml) T d) Concentração Em Quantidade De Matéria Ou Molaridade (M) É a relação entre a quantidade de matéria do soluto) e o volume da solução (em litros). Como: quantidade de materia M = volume da solução ( l) n.º de mols do soluto = massa molar do soluto Temos: ( g) ( g/mol) ( g ) M = massa molar do soluto( g/mol ) volume da solução( l ) Unidade: mol/l ou molar (M). e) Concentração em Partes por Milhão A concentração em ppm partes por milhão indica quantas partes do soluto existem em um milhão de partes da solução. ppm = 1 parte de soluto 6 partes de solução em mg em massa : ppm = massa do solvente em kg volume de soluto em ml em volume: ppm = volume de solvente em m 3 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1 O coeficiente de solubilidade de um sal, numa determinada temperatura, é de 68g/0g. Calcule a massa de uma solução saturada que contenha 17 g desse sal na temperatura considerada. Resolução: Sendo o coeficiente de solubilidade igual a 68g/0g, isso significa que: 68g de sal se dissolvem em 0g de água; logo, a massa da solução será igual a 168g. Realizando uma regra de três, podemos encontrar a massa da solução relacionada à massa do sal. Editora Exato 2

3 68g de sal 168g de solução 17g do sal X g de solução X = 42g de solução 2 Em um rótulo de leite em pó integral, lê se: Modo de Preparar Coloque o leite integral instantâneo sobre água quente ou fria, previamente fervida. Mexa ligeiramente e complete com água até a medida desejada. Para 1 copo (0 ml) 2 colheres de sopa bem cheias ( g). Composição média do produto em pó: Gordura 26% Sais minerais 6% Proteínas % Água 3% Lactose 35% Lecitina 0,2% no pó Supondo que a composição correspondente à fração percentual em massa (cg/g) de cada componente, calcule a concentração em massa (em g/l) de proteínas em um copo de 0 ml de leite preparado. Resolução: A fórmula de concentração em massa é igual a C = m/v, onde m = em gramas e V = volume da solução em litros. Como serão utilizados 60g de leite em pó e a quantidade de proteína equivale a % da massa, temos 18g de proteína. Logo, C = 18/0,2 C = 90 g/l EXERCÍCIOS 1 Sobre os importantes conceitos da Química, julgue os itens seguintes. 1 Solução é o nome dado a um material cujos constituintes misturam se, formando uma mistura heterogênea. 2 Solução aquosa é aquela cujo soluto é a água. 3 Concentração em quantidade de matéria é a expressão que substitui o termo molaridade. 2 É possível separar substâncias utilizando se a diferença de solubilidade existente entre elas e a variação desta propriedade física com a temperatura. Esta operação denomina se recristalização ou, às vezes, simplesmente cristalização. Trata se, em geral, de dissolver a substância ou mistura de substância em um solvente adequado, a uma temperatura elevada que não ultrapasse a temperatura de ebulição do solvente. Em seguida, por resfriamento, a substância menos solúvel recristaliza se, isto é, volta a ser insolúvel. Com base nisso, julgue os itens abaixo: 1 A solubilidade é uma propriedade diretamente proporcional à temperatura. 2 A obtenção do açúcar cristal ou do açúcar refinado a partir do açúcar mascavo é feita por recristalização. 3 A temperatura de ebulição de um solvente é uma constante física que independe do local onde se realiza o processo de recristalização. 4 A água, considerada como solvente universal, sofre diminuição de volume ao ser congelada. 3 Analise o seguinte gráfico de solubilidade: Gramas de soluto para saturar 0g de H O Julgue os itens abaixo. Gráfico Curvas de Solubilidade NaNO 3 KNO 3 NH Cl 1 A substância mais solúvel em água a ºC é KNO 3. 2 A substância que apresenta menor variação da solubilidade entre ºC e 80ºC é o cloreto de sódio. 3 A solubilidade de qualquer sólido aumenta com a elevação da temperatura da solução. 4 A mistura de g de NH 4 Cl em 0g de água a 50ºC resultará em uma solução insaturada. 4 Considere que o rótulo de uma certa marca de água mineral traga informações como: (I) Conteúdo: 1,5 L (II) Bicarbonato de Sódio: ppm (III) ph: 5,2 (a 25 o C) Analise as afirmativas abaixo, considerando os dados apresentados e, em seguida, assinale C ou E. 1 Pelas normas da Química, os dados são insuficientes para se garantir que a água mineral em questão seja uma solução. 4 NaCl Ca (SO ) Temperatura em graus Celsius Editora Exato 3

4 2 Pelas normas da Química, os dados são insuficientes para se garantir que a água mineral em questão apresente uma única fase. 3 A massa de bicarbonato de sódio presente nesse volume de água mineral é 0,3 g. 5 Examine a tabela seguinte, com dados sobre a solubilidade da sacarose, C 12 H 22 O 11, do sulfato de sódio, Na 2 SO 4, do clorato de potássio, KClO 3 e julgue as afirmações abaixo em certas ou erradas. Substância Solubilidade em água g/l o C 60 o C C 12 H 22 O Na 2 SO KClO A solubilidade de uma substância em determinado solvente independe da temperatura. 2 Uma solução aquosa de sulfato de sódio, de concentração 488 g/l, deixa de ser saturada quando aquecida a 60 o C. 3 A uma dada temperatura, a quantidade limite de um soluto que se dissolve em determinado volume de solvente é conhecida como solubilidade. 4 Nem todas as substâncias são mais solúveis a quente. 6 (FATEC-SP) No rótulo de uma garrafa de água mineral lê-se, entre outras informações: conteúdo 1,5 litros; nitrato de sódio 6,0 ppm. Considere que 1ppm equivale a 1mg de soluto por litro de solução aquosa. A massa de nitrato de sódio ingerida por pessoa que bebe um copo de 0mL dessa água é: a) 0,003g. b) 0,018g. c) 9,0g. d) 6,0mg. 8 (Fuvest-SP) Quatro tubos contêm ml (mililitros) de água cada um. Coloca-se nestes tubos dicromato de potássio (K 2 Cr ) nas seguintes quantidades Tubo A Tubo B Tubo C Tubo D Massa 1,0 3,0 5,0 7,0 K 2 Cr2O7(g) A solubilidade do sal, a C, é igual a 12,5g por 0ml de água. Após agitação, em quais tubos coexistem, nessa temperatura, solução saturada e sólido? a) Em nenhum. b) Apenas em D. c) Apenas em C e D. d) Apenas em B, C e D. e) Em todos. 9 A uma determinada temperatura, o C.S. do iodeto de sódio é de 180g/0 g. Calcule a massa de á- gua necessária para preparar uma solução saturada que contenha 12,6g desse sal na temperatura considerada. (Fuvest-SP) O gráfico a seguir mostra a solubilidade (S) de K 2 Cr 2 O 7 sólido em água, em função da temperatura (t). Uma mistura constituída de g de K 2 Cr 2 O 7 e 50 g de água, a uma temperatura inicial de 90 C, foi deixada esfriar lentamente e com agitação. A que temperatura aproximada deve começar a cristalizar o K 2 Cr 2 O 7? 7 Julgue os itens: 1 Solução saturada pode ou não apresentar corpo de fundo. 2 Curva de solubilidade com ponto de inflexão é característica de sais hidratados. 3 Se a dissolvida em uma solução é inferior ao C.S. do soluto da temperatura analisada, a solução é insaturada. 4 Solução insaturada é instável. 5 Toda solução saturada é heterogênea. a) 25 C. b) 45 C. c) 60 C. d). e) 80 C. Editora Exato 4

5 11 Calcule a concentração comum de uma solução que apresenta volume de 800cm 3 e contém g de soluto. 12 A densidade absoluta de uma solução é de 1.1 g/cm 3. Calcule o volume ocupado, em litros, sabendo que a massa da solução é de 44g. D g/l 12 0,04 l 13 0,2 mol/ l 14 0,04 litros 15 C 13 São dissolvidos 23,4g de NaCl em água suficiente para 00 cm 3 de solução. Descubra a concentração em quantidade de matéria dessa solução. (Dados: Na = 23u; Cl = 35.5u) 14 (FEI-SP) A densidade absoluta de uma solução é de 1,2g/cm 3. Calcule o volume ocupado em litros, sabendo que a massa da solução é de 48g. 15 (AEUDF) Denomina-se concentração em quantidade de matéria de uma substância a razão entre a quantidade de matéria do soluto e o volume, em litros de solução. A concentração em quantidade de matéria de uma solução aquosa que, num volume de 800 cm 3, contém 19,6g de H 2 SO 4, é igual a: Dados: massa molar do H 2 SO 4 : 98 g/mol. a) 2,5 mol/litro. b) 250 mol/litro. c) 0,25 mol/litro. d) 25 mol/litro. e) 0,025 mol/litro. GABARITO Exercícios 1 E, E, C 2 C, E, E, E 3 E, C, E, C 4 C, C, E 5 E, E, C, C 6 B 7 C, C, C, E, E 8 D 9 7g Editora Exato 5

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