Disciplina de Físico Química I - Tipos de Soluções Propriedades Coligativas. Prof. Vanderlei Inácio de Paula contato: vanderleip@anchieta.

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1 Disciplina de Físico Química I - Tipos de Soluções Propriedades Coligativas. Prof. Vanderlei Inácio de Paula contato: vanderleip@anchieta.br Misturas - soluções A grande maioria dos sistemas encontrados em nosso dia a dia são misturas de duas ou mais substâncias. A mistura de água e açúcar, a dissolução é total, logo essa mistura é classificada como homogênea ou solução. 1

2 Misturas - soluções Mistura de água e areia, não há dissolução da areia em água, e o resultado é que a areia se sedimenta, formando uma camada nitidamente distinta, sob a água. Essa mistura é classificada como heterogênea. 013_024_C01_QPLUS2.indd 16 8/30/09 2:04:40 PM Misturas - soluções A mistura de água e gelatina, a gelatina se dissolve na água sob a forma de pequenas partículas que se distribuem uniformemente por todo o líquido. A mistura constitui, aparentemente, um sistema homogêneo. 2

3 Misturas - soluções Mistura de água e enxofre em pó, mesmo após intensa agitação, há separação de fase. Em agitação vigorosa assemelha-se um sistema homogêneo. Enxofre + água + agitação Mistura após agitação Mistura sedimentada Misturas - soluções Soluções - partículas da fase dispersa são constituídas por átomos, pequenas moléculas ou por íons. Sob o efeito da luz elas são transparentes. Dispersões coloidais - partículas da fase dispersa são macroíons ou macromoléculas e pequenas o suficiente para dar ao coloide uma aparência homogênea, porém são grandes o suficiente para espalhar a luz. Suspensões - partículas da fase dispersa são grupos de íons ou de moléculas que não deixam parte da luz atravessá-las e, por isso, se apresentam turvas. 3

4 Misturas - soluções Efeito Tyndall - fenômeno de espalhamento da luz por uma dispersão coloidal. É possível visualizar o trajeto que a luz faz, pois estas partículas dispersam os raios luminosos. As partículas possuem diâmetro médio de 1 a 100 nm. Suspensão Luz em gelatina - coloide Neblina dispersão coloidal Misturas soluções exemplos de dispersões coloidais Fumaça Sorvete Neblina Goma Aerossol sólido Emulsão sólida Aerossol líquido Emulsão Sol sólido Espuma líquida Sol Gel Espuma sólida Maionese RUBI ESPUMA Queijo carvão 4

5 Misturas soluções exemplos de dispersões coloidais Fumaça Fase dispersante: gasosa. Fase dispersa: sólida. Nome técnico: aerossol sólido. Maionese Fase dispersante: líquida. Fase dispersa: líquida. Nome técnico: emulsão. Goma-arábica Fase dispersante: líquida. Fase dispersa: sólida. Nome técnico: sol. Sorvete Fase dispersante: sólida. Fase dispersa: líquida. Nome técnico: emulsão sólida. Neblina Fase dispersante: gasosa. Fase dispersa: líquida. Nome técnico: aerossol líquido. Rubi Fase dispersante: sólida. Fase dispersa: sólida. Nome: sol sólido. Espuma de sabão Fase dispersante: líquida. Fase dispersa: gás. Nome: espuma líquida. Queijo Fase dispersante: sólida. Fase dispersa: líquida. Nome técnico: gel. Carvão de lenha Fase dispersante: sólida. Fase dispersa: gás. Nome técnico: espuma sólida. soluções Nas soluções, a fase dispersante é denominada solvente, enquanto a fase dispersa é denominada soluto. O soluto está em menor quantidade em relação ao solvente. As soluções são também conhecidas como misturas homogêneas. As soluções podem ser classificadas por eletrolíticas (conduzem corrente elétrica) ou não eletrolíticas. 5

6 Propriedades coligativas - Ebulição Propriedades coligativas - Ebulição Para que um líquido entre em ebulição, é necessário que sua pressão de vapor seja igual à pressão atmosférica (é a pressão que atua sobre a superfície líquida). Assim, a temperatura na qual um líquido entra em ebulição depende da pressão exercida sobre ele. 6

7 Propriedades coligativas - Ebulição Propriedades coligativas Existem quatro propriedades das soluções que dependem da quantidade de partículas de soluto dissolvidas em uma certa quantidade de solvente, mas não da natureza dessas partículas dissolvidas. Elas são conhecidas como propriedades coligativas, palavra que vem do latim co, que indica a participação simultânea, e ligare, que significa unir, ligar. As quatro propriedades coligativas, que estudaremos a partir daqui, são o abaixamento da pressão de vapor, o aumento da temperatura de ebulição, o abaixamento da temperatura de solidificação e a pressão osmótica (grandeza que expressa a tendência de o solvente atravessar determinadas membranas de permeabilidade seletiva). 7

8 Efeito Tonoscópico Iguais quantidades em mols de diferentes solutos não eletrólitos e não voláteis, dissolvidas numa mesma quantidade de solvente, a uma mesma temperatura, causam o mesmo abaixamento na pressão de vapor do solvente na solução quando comparado ao solvente puro. Efeito Tonoscópico Lei de Raoult A pressão de vapor de uma solução (ou melhor, do solvente na solução) de soluto não eletrólito e não volátil é igual ao produto da fração em quantidade de matéria (fração em mols) do solvente pela pressão de vapor do solvente puro, numa dada temperatura. 8

9 Exercícios Pressão de vapor Calcule a pressão de vapor de uma solução de 180g glicose dissolvido em 435 ml de água a 35 C. O vapor da água pura a 35 C é 42,18 mmhg. Qual o valor do abaixamento da pressão? Assuma a densidade da água sendo 1,00 g/ml; massa molar da glicose 180,2 g/mol, massa mola da água 18,02 g/mol. P = 40,3 mmhg P = 1,9 mmhg Exercícios Tonoscopia Quantos gramas de sacarose (C 12 H 22 O 11 ) devem ser adicionados a 552g de água para formar uma solução com uma pressão de vapor 2,0 mmhg mais baixa que a pressão de vapor da água pura a 20 C? (pressão de vapor da água a 20 C é 17,5 mmhg) 9

10 Ebulioscopia Os resultados revelam que, ao se adicionar um soluto não eletrólito e não volátil à água pura (solvente puro), a temperatura em que se inicia a ebulição do solvente na solução, a ebulição da solução aumenta. Ebulioscopia 10

11 Ebulioscopia T e = K e W T e é a variação da temperatura de congelamento; K b é a constante molal do aumento do ponto de ebulição; W é a molalidade. Molalidade (W) = mol de soluto massa de solvente (Kg) Ebulioscopia 11

12 Exercícios Crioscopia O etilenoglicol (EG) é um anticongelante comumente utilizado nos automóveis. É solúvel em água e pouco volátil (ponto de ebulição = 197 C). Calcule o ponto de congelamento de uma solução que contém 651g dessa substância em 2505g de água. Você recomendaria para um amigo a utilização dessa substância no radiador de um carro durante o verão? Massa molar do EG é 62g/mol. Tc = 1,86 C/W; Te = 0,52 C/W T C = K C W mol de soluto W = T C = 1,86 x 4,19 = 7,79 C massa de solvente (Kg) W = 10,5 = 4,19 molal 2,505 T e = K e W T e = 0,52 x 4,19 = 2,2 C Crioscopia Ao se adicionar um soluto não eletrólito e não volátil à água pura (solvente puro), a temperatura de solidificação do solvente na solução ou, simplesmente, a temperatura de solidificação da solução diminui. 12

13 Crioscopia Ebulioscopia Crioscopia Gráfico 1 : Variação da temperatura de ebulição Gráfico 2 : Variação da temperatura de fusão. 13

14 Ebulioscopia T C = K C W T C ou T f é a variação da temperatura de congelamento; K c ou K f é a constante molal do abaixamento do ponto de congelamento; W é a molalidade. Molalidade (W) = mol de soluto massa de solvente (Kg) Crioscopia 14

15 Exercícios Crioscopia O etilenoglicol (EG) é um anticongelante comumente utilizado nos automóveis. É solúvel em água e pouco volátil (ponto de ebulição = 197 C). Calcule o ponto de congelamento de uma solução que contém 651g dessa substância em 2505g de água. Você recomendaria para um amigo a utilização dessa substância no radiador de um carro durante o verão? Massa molar do EG é 62g/mol. Tc = 1,86 C/W; Te = 0,52 C/W T C = K C W mol de soluto W = T C = 1,86 x 4,19 = 7,79 C massa de solvente (Kg) W = 10,5 = 4,19 molal 2,505 T e = K e W T e = 0,52 x 4,19 = 2,2 C Exercícios Crioscopia Quantos litros do anticongelante etilenogicol deveriam ser adicionados ao radiador de um carro contendo 6,5L de água se a temperatura mínima durante o inverno fosse -20 C? Calcule o ponto de ebulição dessa mistura (densidade do etileno glicol é 1,11g/mL). Massa molar do EG é 62g/mol. Tc = 1,86 C/W; Te = 0,52 C/W. T C = K C W W = mol de soluto massa de solvente (Kg) 15

16 Osmose O fluxo efetivo de solvente através de uma membrana permeável apenas ao solvente é denominado osmose. O fluxo ocorre espontaneamente do meio menos concentrado para o meio mais concentrado. Osmose A cenoura da esquerda está mergulhada em uma solução saturada de NaCl. A outra em água pura. Água + NaCl Água pura 16

17 Osmose Osmose - exercícios Calcule a pressão osmótica de uma solução 0,05M de glicose a 22 C. 17

18 Osmose - exercícios Use a expressão mostrada no texto para estimar a pressão osmótica, em atm, de uma solução 0,1 mol/l de glicose a 27 C. Compare o resultado com a pressão atmosférica ao nível do mar. 18

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