Soluções. Processo de Dissolução. Conceitos Soluções. Soluto e solvente. Curso: Química Industrial Professora: Liliana Lira Pontes

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Benedito Almada Freire
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1 Universidade Federal da Paraíba Centr de Ciências Exatas e da Natureza Departament de Química Disciplina: Química Geral Sluções Curs: Química Industrial Prfessra: Liliana Lira Pntes Cnceits Sluções Sluçã ã: mistura hmgênea na qual as mléculas u íns presentes interagem livremente entre si; Slut e slvente Cncentraçã ã: razã entre a quantidade de slut e de slvente u de sluçã; Cncentraçã percentual em Sluçã massa: númer de gramas de slut em 100g de sluçã; Semestre diluída: razã slut/slvente pequena Cncentrada: razã slut/slvente elevada Prcess de Dissluçã Quand uma substância (slut) se disslve em utra ( slvente), as partículas d slut dispersam se inteiramente n slvente. As partículas de slut vã cupar psições que sã nrmalmente das mléculas d slvente. A facilidade cm que uma partícula de slut substitui uma mlécula de slvente depende das intensidades relativas de três tips de interações: Interaçã slvente slvente; Interaçã slut slut; Interaçã slvente slut. ΔH sl = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3 Atraçã slut slvente mais frte, ΔH sl < 0, cas cntrári ΔH sl > 0 Prcess de Dissluçã Slubilidade: semelhante disslve semelhante é útil para prever a slubilidade de uma substância em determinad slvente. Se duas substâncias apresentam frças intermleculares d mesm tip e intensidade, prvavelmente sã slúveis uma na utra.

em Sluçã massa: númer de gramas de slut em 100g de sluçã; Semestre 2015.

2 CCl 4 C 6 H 6 metanl etanl Slúveis em água Exempl: NaCl se disslve em água, s íns em sluçã sã estabilizads pr hidrataçã, a qual envlve interações ín dipl. Exercíci (1) Preveja as slubilidades relativas ns seguintes cass: (a) Brm (Br 2 ) em benzen (C 6 H 6, µ= 0 D) e em água ( µ = 1,87 D), (b) KCl em tetraclret de carbn (CCl4, µ = 0 D) e em amônia líquida (NH3, µ= 1,46 D). Cmpsts iônics sã mais slúveis em slventes plares, cm água, amônia líquida e HF líquid, d que em slventes aplares. Mléculas ds slventes aplares tem mment dipl zer e nã pdem slvatar s íns Na + e Cl -. Unidades de Cncentraçã PORCENTAGEM EM MASSA Estud quantitativ de uma sluçã implica n cnheciment de sua cncentraçã. Mais usadas: Percentagem em massa d slut = massa de slut X 100% massa ttal da sluçã prcentagem em massa; mlaridade ; mlalidade. EXEMPLO Numa sluçã preparada disslvend 24 g de NaCl em 152 g de água. Qual a prcentagem em massa?

líquida (NH3, µ= 1,46 D). Cmpsts iônics sã mais slúveis em slventes plares, cm água, amônia líquida e HF líquid, d que em slventes aplares.

3 Quand a quantidade de slut émuit pequena, cm n cas de traçs de impurezas na água, a cncentraçã é frequentemente expressa em partes pr milhã (ppm) u partes pr bilhã (ppb). MOLARIDADE (M) Mlaridade (M) = númer de mls d slut litrs de sluçã Exempl: (2) Ns EUA, a água ptável nã pde cnter mais d que 5 x 10 8 g de arsêni pr grama de água. Numa diluiçã, n slut (sluçã cncentrada) = n slut (sluçã diluída) da) n pde ser encntrad multiplicand a mlaridade, M, pel vlume em litrs, V. ppm de As =? ppm de As =? M c V c = M d V d Exercíci (3) Sulfat de Cbre éamplamente utilizad cm suplement alimentar em raçã animal. Um técnic de labratóri prepara uma sluçã estque de CuSO 4 adicinand 79,80 g de CuSO 4 à água suficiente para preparar 500 ml de sluçã. Um experiment necessita de uma sluçã 0,1000 M de CuSO 4. a) Qual a mlaridade da sluçã estque de CuSO 4 preparada pel técnic? MOLALIDADE (m) Númer de mls de slut pr quilgrama (1000 g) de slvente. Mlalidade (m) = númer de mls d slut Quilgrama (Kg) de slvente b) Cm vcê prepararia 1,500 L de sluçã 0,1000 M a partir da sluçã estque? Exercíci (4) A glicse, C 6 H 12 O 6,em sluçã aqusa, é frequentemente administrada pr via endvensa. Às vezes íns sódi sã adicinads a essa sluçã. Um farmacêutic prepara uma sluçã adicinand íns sódi, 6,00 g de glicse e 112 g de água. Cnversões entre unidades de cncentraçã Quand a cncentraçã riginal está em Cmece cm (a)qual a mlalidade da glicse nessa sluçã? Prcentagem em massa Mlaridade (M) Mlalidade (m) 100 g de sluçã 1,00 L de sluçã 1000 g d slvente

Numa diluiçã, n slut (sluçã cncentrada) = n slut (sluçã diluída) da) n pde ser encntrad multiplicand a mlaridade, M, pel vlume em litrs, V. ppm de As =?

4 Princípis de slubilidade A extensã na qual um slut se disslve em um dad slvente depende de váris fatres: (a)a natureza das partículas d slvente e d slut, e as interações entre elas; (b)a temperatura na qual a sluçã éfrmada; Usand as infrmações da figura, calcule: (a)a pressã d slut gass. (a)as prcentagens em massa de HCl e de água n HCl cncentrad. (b)a mlalidade d HCl Efeit da temperatura na slubilidade Quand um excess de sólid é agitad cm água, estabelece se um equilíbri entre s íns n estad sólid e aqueles em sluçã. Slut sólid NaNO 3(s) Na + (aq) + NO 3 (aq) O 2(s) O 2 (aq) Um aument da temperatura sempre deslca a psiçã de um equilíbri n sentid de favrecer prcess endtérmic. Um aument da temperatura sempre deslca a psiçã de um equilíbri n sentid de favrecer prcess endtérmic. Se prcess de slubilizaçã absrve calr ( ΔH sl >0), a elevaçã da temperatura aumenta a slubilidade. Slut Gass Os gases se cmprtam de frma diferente ds sólids... Gás s + líquidl sluçã ΔH sl < 0 O prcess invers ( gás deixand a sluçã) é endtérmic. Os gases se trnam mens slúveis em água a medida que a temperatura aumenta. Efeit da Pressã sbre a Slubilidade Tem influencia apenas para sistemas gás líquid; A uma dada temperatura, a elevaçã da pressã aumenta a slubilidade de um gás; Quand se tem pressões variand de baixas a mderadas, a slubilidade de um gás é diretamente prprcinal àpressã.

(b)a mlalidade d HCl Efeit da temperatura na slubilidade Quand um excess de sólid é agitad cm água, estabelece se um equilíbri entre s íns n estad sólid e aqueles em sluçã.

5 Prpriedades Cligativas C g = kp g Lei de Henry Prpriedades cligativas: sã aquelas que dependem basicamente da cncentraçã das partículas d slut mais d que sua natureza. abaixament da pressã de vapr; elevaçã d pnt de ebuliçã abaixament d pnt de cngelament pressã smótica Abaixament da Pressã de Vapr Sluções aqusas cncentradas evapram mais lentamente d que a água pura. O abaixament da pressã de vapr é independente da natureza d slut e diretamente prprcinal àsua cncentraçã. Ex: a pressã de vapr da água sbre uma sluçã 0,10 M de glicse a 0 C é 0,008 mm Hg menr que a da água pura. Relaçã entre a pressã de vapr d slvente e a cncentraçã é nrmalmente expressa: P 1 = X 1 P 1 Lei de Rault P 1 : pressã de vapr d slvente sbre a sluçã, P 1 é a pressã de vapr d slvente pur na mesma temperatura, e X 1 é a fraçã mlar d slvente. X 1 numa sluçã deve ser menr que 1, P 1 deve ser menr que P 1 Para se bter uma expressã direta sbre abaixament da pressã de vapr, X 1 =1 X 2 nde X 2 éa fraçã mlar d slut. Substituind 1-X 2 em X 1 na lei de Rault, Exempl 2) Uma sluçã cntém 82,0 g de glicse, C 6 H 12 O 6, em 322 g de água. Calcule abaixament da pressã de vapr a 25 C (pressã de vapr de água pura = 23,76 mmhg). P 1 =(1-X 2 ) P 1 P 1 -P 1 = X 2 P 1 ΔP = X 2 P 1

O abaixament da pressã de vapr é independente da natureza d slut e diretamente prprcinal àsua cncentraçã.

6 Elevaçã d Pnt de Ebuliçã Quand uma sluçã de um slut nã vlátil é aquecida, ela cmeça a ferver até que a temperatura exceda pnt de ebuliçã d slvente. A diferença de temperatura é chamada de elevaçã d pnt de ebuliçã ΔT b Àmedida que a ebuliçã prssegue, slvente destila, a cncentraçã d slut aumenta e pnt de ebuliçã cntinua a subir. ΔT b = T b T b T b e T b = sã s pnts de ebuliçã da sluçã e d slvente pur, respectivamente. Abaixament d pnt de cngelament Quand uma sluçã é resfriada, ela nã cmeça a cngelar até que seja atingida uma temperatura abaix d pnt de cngelament d slvente pur. Assim, ΔT f = T f T f T f e T f sã pnt de cngelament d slvente e pnt de cngelament da sluçã, respectivamente. A medida que cngelament avança, slvente cngela e a cncentraçã d slut aumenta. A elevaçã d pnt de ebuliçã é resultad diret d abaixament da pressã de vapr. O abaixament d pnt de cngelament é um resultad diret d abaixament da pressã de vapr d slvente devid a slut Elevaçã d pnt de ebuliçã, abaixament d pnt de cngelament,pressã de vapr sã diretamente prprcinais à cncentraçã d slut, geralmente expressa em mlalidade (m). ΔT b = k b (mlalidade) cnstante mlal d pnt de ebuliçã (ebuliscópica) ΔT f = k f (mlalidade) cnstante mlal d pnt de cngelament (criscópica)

ΔT b = T b T b T b e T b = sã s pnts de ebuliçã da sluçã e d slvente pur, respectivamente.

7 Exempl 2) Uma sluçã anticngelante é preparada cntend 50,0 cm 3 de etilenglicl, C 2 H 6 O 2 (d=1,12 g/cm 3 ) em 50,0 g de água. Calcule pnt de cngelament desta mistura Pressã Osmótica Pressã Osmótica Para prevenir a smse usase a pressã smótica π. OSMOSE: mviment resultante de mléculas d slvente da sluçã mens cncentrada para a mais cncentrada. Similar a lei ds gases: π V= nrt π= ( n/v) RT = crt π= crt Exempl 2) A pressã smótica média d sangue é 7,7 atm a 25 C. Qual a cncentraçã de glicse (C 6 H 12 O 6 ) será istônica cm sangue?

OSMOSE: mviment resultante de mléculas d slvente da sluçã mens cncentrada para a mais cncentrada.

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