Solvente: partículas responsáveis pela dissolução do soluto;

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1 Aula 18 20/ago Marcelo 2º Semestre Estudo das Soluções: Soluções: sinônimo de mistura homogênea. Componentes de uma solução: Soluto: partículas que são dissolvidas; Solvente: partículas responsáveis pela dissolução do soluto; Estados físicos das soluções: Sólidas (ouro 18 quilates), líquidas (água e NaCl) ou gasosas (gás oxigênio e gás nitrogênio). Preparando uma solução aquosa (solvente é a água): 1) o soluto deve ser pesado; 2) a massa do soluto deve ser colocada em uma balão volumétrico vazio; 3) a água deve ser acrescentada até a marca existente no gargalo, assim o volume da solução fica exatamente determinado. Balões volumétricos Concentração comum: C = m soluto / V solução unidades comuns: g / L e g / ml

2 Se o rótulo de uma solução aquosa de NiSO 4 (sulfato de níquel) indicar uma concentração de 50 g / L, devemos entender que em 1,0 L de solução existem 50 gramas de NiSO 4. Densidade vs Concentração: Sabemos que d = m / V e vimos que C = m / V Se ambas as equações são de massa dividido pelo volume, qual é a diferença entre elas? C = m soluto / V solução d = m solução / V solução Não os confunda!! Concentração em quantidade de matéria (concentração molar): C = n / V em que n é o número de mols. Sendo assim, se adicionarmos 80 g de NaOH (massa molar = 40 g / mol) em ml de água, teremos uma solução aquosa de NaOH com concentração comum de 80 g / L e concentração molar de 2 mols / L. Título (τ): τ = m soluto / m solução Se de cada 20 gramas de um achocolatado em pó, 16 forem de açúcar, o título de açúcar nesta mistura é de: τ = 16 g / 20 g = 0,8 (o número é adimensional) Relações entre tipos de concentração (concentração comum e porcentagem em massa): (1) C = m soluto / V solução ou m soluto = C. V solução (2) τ = m soluto / m solução ou m soluto = τ. m solução Igualando as equações (1) e (2), temos:

3 C. V solução = τ. m solução ou C = (τ. m solução ) / V solução Sendo d = m solução / V solução chegaremos em C = τ. d Para utilizar esta equação interessante, é necessário que C e d estejam nas mesmas unidades (g / L). Caso d esteja em g / ml, deve-se utilizar a fórmula da seguinte maneira: C = τ. d Porcentagem em massa (Pm): é o título vezes 100%. Assim no exemplo anterior, a Pm de açúcar na mistura é de 80% (Pm = τ x 100% = 0,8 x 100% = 80%.) Partes por milhão (ppm): utilizado para indicar baixas concentrações de solutos em uma solução. Se uma substância apresentar 50 ppm em uma solução, devemos entender que há 50 partes de soluto para cada um milhão de partes de solvente. Veja que a unidade de massa é arbitrária, logo poderia ser 50 g, 50 kg, 50 toneladas, contudo que interessa é que se tivermos 50 gramas de soluto, teremos 1 milhão de gramas de solvente, e assim por diante. Partes por milhão em volume: o pensamento é o mesmo, apenas alteraremos um valor arbitrário de massa para um valor arbitrário de volume. Logo, se em um ambiente há 1 ppm em volume de CO (monóxido de carbono), devemos concluir que há 1,0 L de CO em cada 1 milhão de litros de ar. Diluição de soluções: diluir uma solução consiste em adicionar mais solvente a ela. Em qualquer diluição a quantidade de SOLUTO permanece CONSTANTE. Sendo assim, em uma diluição podemos considerar as seguintes equações: m i x V i = m f x V f C i x V i = C f x V f n i x V i = n f x V f Em outras palavras, a quantidade de mols e a massa de soluto antes e depois da diluição será SEMPRE a mesma. O que se altera com uma diluição são a massa e o volume da solução devido adição de mais solvente.

4 Exercícios propostos de nível fácil, médio e difícil, por mim assim considerados. 1) Um adulto possui, em média, 5 L de sangue com cloreto de sódio dissolvido na concentração de 5,8 g / L. Qual é a massa total de NaCl no sangue de uma pessoa adulta? 2) Um balão vazio possui massa de 1,0 g. Após enchê-lo com 1 L de ar, sua massa foi medida novamente e o balão apresentou o valor de 2,2 g. Qual é a densidade do ar? 3) Um refrigerante contém 0,1% em massa de benzoato de sódio. Qual é o valor dessa concentração em partes por milhão? 4) O limite máximo permitido de íons sódio nas águas municipais é de 160 ppm. Transforme essa concentração em miligramas por litro (dado: densidade da água = 1,0 g / L). 5) Considere 1,0 L de solução de NaOH (massa molar = 40 g / mol) de concentração igual a 40 g / L. Suponha, agora, que se tenham acrescentado a essa solução 4 litros de água. Qual é a nova concentração comum e concentração molar? 6) (Unicamp-SP) Evapora-se totalmente o solvente de 250 ml de uma solução aquosa de MgCl 2 de concentração 8,0 g/l. Quantos gramas de soluto são obtidos? 7) (ENEM) Determinada Estação trata cerca de litros de água por segundo. Para evitar risco de fluorose, a concentração máxima de fluoretos nessa água não deve exceder a cerca de 1,5 mg por litro de água. A quantidade máxima dessa espécie química que pode ser utilizada com segurança, no volume de água tratada em uma hora, nessa Estação, é: a) 1,5 kg

5 b) 4,5 kg c) 96 kg d) 124 kg e) 162 kg 8) (Fuvest-SP) Considere duas latas do mesmo refrigerante, uma na versão diet e outra na versão comum. Ambas contêm o mesmo volume de líquido (300 ml) e têm a mesma massa quando vazias. A composição do refrigerante é a mesma em ambas, exceto por uma diferença: a versão comum contém certa quantidade de açúcar, enquanto a versão diet não contém açúcar (apenas massa desprezível de um adoçante artificial). Pesando-se duas latas fechadas do refrigerante, foram obtidos os seguintes resultados: Por esses dados, pode-se concluir que a concentração, em g/l, de açúcar no refrigerante comum é de, aproximadamente: a) 0,020 b) 0,050 c) 1,1 d) 20 e) 50 9) (Fuvest-2002) O aspartame, um adoçante artificial, pode ser utilizado para substituir o açúcar de cana. Bastam 42 miligramas de aspartame para produzir a mesma sensação de doçura que 6,8 gramas de açúcar de cana. Sendo assim, quantas vezes, aproximadamente, o número de moléculas de açúcar de cana deve ser maior do que o número de moléculas de aspartame para que se tenha o mesmo efeito sobre o paladar? Dados: massas molares aproximadas (g/mol) açúcar de cana: 340 adoçante artificial: 300 a) 30 b) 50 c) 100 d) 140

6 e) ) (Unicamp) Um dos grandes problemas das navegações do século XVI referia-se à limitação de água potável que era possível transportar numa embarcação. Imagine uma situação de emergência em que restaram apenas 300 litros (L) de água potável (considere-a completamente isenta de eletrólitos). A água do mar não é apropriada para o consumo devido à grande concentração de NaCl (25g/L), porém o soro fisiológico (10g NaCl / L) é. Se os navegantes tivessem conhecimento da composição do soro fisiológico, poderiam usar água potável para diluir água do mar de modo a obter o soro e assim teriam um volume maior de líquido para beber. a) Que volume total de soro seria obtido com a diluição se todos os 300 litros de água potável fossem usados para este fim? b) Considerando-se a presença de 50 pessoas na embarcação e admitindo-se uma distribuição eqüitativa do soro, quantos gramas de NaCl teriam sido ingeridos por cada pessoa? c) Uma maneira que os navegadores usavam para obter água potável adicional era recolher água de chuva. Considerando-se que a água da chuva é originária, em grande parte, da água do mar, como se explica que ela possa ser usada como água potável? Gabarito: 1) 29 gramas. 2) 1,2 g / L. 3) ppm. 4) 160 mg / L. 5) concentração comum = 8,0 g / L. Concentração molar = 0,2 mol / L. 6) serão obtidos 2,0 gramas deste sal. 7) (e). 8) (e).

7 9) (d). 10) a) seria obtido 500 ml de soro. 10) b) 100g por pessoa. 10) c) quando a água do mar evapora, os sais nela dissolvidos mantém-se no oceano. Se desprezarmos as partículas (poluentes) presentes no ar da atmosfera, a água da chuva pode ser considerada potável.