Química Analítica I Tratamento dos dados analíticos Soluções analíticas

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1 Química Analítica I Tratamento dos dados analíticos Soluções analíticas Profª Simone Noremberg Kunz

2 2 Mol Medidas em química analítica É a quantidade de uma espécie química que contém 6,02x10 23 partículas (átomos, moléculas, íons, elétrons, etc). Massa Molar (M ou MM) A massa em g de 1 mol da espécie química. Massa molar atômica Peso atômico Ex: 1 mol de H = 1,0079g de H, 1 mol de Fe = 55,847g de Fe Massa molar molecular Peso Molecular e Peso Fórmula Ex: 1 mol de CO 2 = 44,01 g de CO 2 1 mol de H 2 O = 18,0158g de H 2 O

3 Soluções 3 São misturas homogêneas de duas ou mais substâncias.

4 4 SOLUÇÃO Se diferentes fases podem ser vistas a olho nu ou por meio de um microscópio, a mistura é heterogênea e não é uma solução. Se somente uma fase está presente, então é uma solução. SOLUTO Substância dissolvida ou substância presente em menor quantidade na solução. SOLVENTE Substância que dissolve ou a substância presente em maior quantidade.

5 5 EXEMPLOS DE SOLUÇÕES Soluto Sólido Soluto Líquido Soluto Gasoso Solvente Sólido Bronze (zinco em cobre, uma liga) Amálgama (mercúrio em prata) Hidrogênio em platina metálica Solvente Líquido Solvente Gasoso Solução salina (cloreto de sódio em água) Licor (álcool em água) Água gaseificada (dióxido de carbono em água) a a Ar (oxigênio em nitrogênio) ª Para formar solução com solvente gasoso, o soluto deve geralmente estar também no estado gasoso.

6 6 CONCENTRAÇÃO A concentração de uma solução expressa a quantidade de soluto presente numa dada quantidade de solvente ou de solução. Concentrado concentração relativamente alta de soluto. Diluído - concentração relativamente baixa de soluto.

7 7 Fração Molar Razão entre o número de mols do componente pelo número de mols de todos os componentes. Ex: Se 4,5 g de amônia, forem dissolvidos em 3,30 x 10 2 g de água, qual a fração molar da amônia na solução resultante? R: 1,42 x 10-2

8 8 Percentagem Molar Número de mols do componente expresso com uma percentagem do numero total de mols. % em mol de 1= n 1 x 100 n = X x 100 Ex: Qual a percentagem molar da amônia no exercício anterior? R: 1,42 %

9 Molaridade 9 M = m PM.V Onde: M- molaridade (mol/l = M) m- massa do soluto (g) PM- massa molecular do soluto (g/mol) V- volume (L) Uma solução 5,00 M de cloreto de sódio contém 5,00 mols (292,5 g) de NaCl por litro de solução. EXEMPLO: 3,30 g de etanol, C 2 H 5 OH, são dissolvidos em água suficiente para preparar um volume total de 0,150 L. Qual a molaridade do etanol? R: 0,478 mol/l

10 Molalidade 10 W = m soluto PM.m solvente Onde: W- molalidade (mol/kg = m) m soluto- massa do soluto (g) PM- massa molecular do soluto (g/mol) m solvente- massa so solvente (kg) Uma solução 5,00 m de cloreto de sódio contém 5,00 mols de NaCl por quilograma de água. EXEMPLO: Se 28,6 g de sacarose, C 12 H 22 O 11, forem dissolvidos em 101,4 g de água. Qual a molalidade da sacarose? R: 0,824 mol/kg

11 Concentração comum 11 C = m soluto (g) V solvente (L) EXEMPLO: Qual a concentração de uma solução contendo 4,5 g de NaCl em 500 ml? R: 9 g/l

12 Porcentagem em massa 12 Massa por cento (m/m) gramas de soluto = x 100 % gramas de solução Porcentagem em massa por volume (m/v) Porcentagem em volume a volume (v/v) gramas de soluto = x 100 % mililitros de solução mililitros de soluto = x 100 % mililitros de solução Ex: Qual a percentagem em massa da sacarose na solução do exemplo anterior? R: 22%

13 13 O que há de errado??? Ex 1: Tenta fazer os testes na concentração 0,5; 1,0; 1,5 e 2,0 ml Ex 2:

14 14 EXERCÍCIOS 1) Uma garrafa de coca-cola (0,473 L) contém 36,9 g de sacarose, C 12 H 22 O 11. Qual é a molaridade desta solução? R = 0,228 M 2) Que massa de nitrato de prata, AgNO 3 é necessária para preparar 500 ml de uma solução a 0,40 % (m/v)? R = 2,0 g de AgNO 3 3) Que massa de sulfato de cobre (II) é necessária para preparar 1,50 L de uma solução 0,690 M? R = 165 g de CuSO 4 4) Que massa de uma solução aquosa de ácido fosfórico a 85% (m/m) contém 20,0 g de H 3 PO 4? R = 23,5 g de solução 5) Que massa de cloreto de amônio, NH 4 Cl, é necessária para preparar 750 ml de uma solução 0,333 M? R = 13,4 g de NH 4 Cl 6) Uma solução de 100 g contém 20 g de álcool metílico CH 3 OH, o restante é álcool etílico, C 2 H 5 OH. Calcule a fração molar de cada componente? R = Etanol 0,734 Metanol 0,26

15 15 EXERCÍCIOS 7) Qualquer solução aquosa diluída tem massa específica próxima a 1,00 g/ml. Suponha que a solução contém 1 ppm de soluto. Expresse a concentração do soluto em g/l, µg/l, µg/ml e mg/l? 8) Quantos gramas de metanol (CH 3 OH, PM: 32,04 g/mol) estão contidos em 0,10 L de uma solução aquosa a 1,71 M de metanol? 9) Quantos gramas de ácido perclórico, HClO 4, estão contidos em 37,6 g de uma solução aquosa de HClO 4 a 70,5 % m/m? Quantos gramas de água estão presentes nessa mesma solução?

16 Preparo de soluções Processos de preparação de soluções em laboratório: A partir de substâncias sólidas Pesa-se a quantidade de sólido desejado (soluto) Completa-se o volume com o solvente A partir de soluções previamente preparadas Diluição A partir de soluções concentradas Diluição (considera-se a concentração e densidade)

17 17 DILUIÇÃO DE SOLUÇÕES Cálculos de diluição estão baseados no fato que o número de moles do soluto retirados da solução original e o número de moles da solução diluída são os mesmos.

18 18 M 1 x V 1 = M 2 x V 2 EXEMPLO: Considere a diluição de ácido clorídrico, HCl, que é disponível sob forma de uma solução aquosa 12 M. Ache o volume desta solução original necessário para preparar 2,00 L de HCl 0,50 M. M 1 x V 1 = M 2 x V 2 12 M x V 1 = 0,50 M x 2,00 L V 1 = 0,50 M x 2,00 L 12 M = 83 ml

19 19 EXERCÍCIOS 1) Uma alíquota de 10,0 ml de NH 3 15 M é diluída a 250 ml com água. Qual é a molaridade da solução diluída? R = 0,60 M 2) Que volume de H 2 SO 4 18 M é necessário para preparar 500 ml de uma solução 0,150 M? R = 4,2 ml 3) Quantos gramas de NaCO 3 devemos pesar para preparar: a) 200 ml de solução a 25%? R = a) 50 g b) 150 ml de solução que contenha 212 mg/l? b) 31,8 mg 4) 200 ml de uma solução de hidróxido de magnésio, Mg(OH) 2 foi preparada dissolvendo-se 2,9 g da base na água. Qual o volume dessa solução que deve ser diluído para 300 ml de forma a se obter uma solução de molaridade igual a 0,125 M? R = 150 ml

20 20 EXERCÍCIOS 5) Qual o volume de ácido concentrado que devemos medir para preparar: a) 250 ml de uma solução de HCl 1 mol/l? d=1,19 g/ml, C=37% R = 20,7 ml b) 1L de solução de H 2 SO 4 0,25 mol/l? d=1,84 g/ml, C=98% R = 13,6 ml c) 500 ml de uma solução 0,2 mol/l de HNO 3? d=1,34 g/ml, C=63% R = 7,46 ml 6) Quantos gramas devemos pesar para preparar: a) 2L de uma solução de conc. 0,25 mol/l de Pb(NO 3 ) 2? b) 50 ml de uma solução de KI a 10%? c) 300 ml de uma solução 12,0 g/l? R = 5 g R = 3,6 g R = 165,5 g

21 EXERCÍCIOS 21 7) Um estudante preparou 500 ml de uma solução aquosa de NaOH de concentração 40 g/l da seguinte maneira: pesou 20 g de NaOH e o adicionou em um balão volumétrico de 500 ml. Em seguida adicionou 500 ml de água destilada. Justifique: a) Se o estudante agiu corretamente; b) Se a concentração da solução preparada é maior, menor ou igual a 40 g/l.

22 EXERCÍCIOS PARA ENTREGAR (trabalho) 22 Uma solução tem concentração 1,4 x 10-7 mol/l de Cd, expresse essa concentração em ppb. Qual o volume de ácido concentrado que devemos medir para preparar: 1L de uma solução 6M de HNO 3? d=1,34 g/ml, C=63% Que volume de uma solução 10 M é necessário para preparar 500 ml de uma solução 0,15 M? Que massa de amido é necessário pesar para preparar 300 ml de uma solução 1 %?

23 23 O PROCESSO DA DISSOLUÇÃO Um soluto se dissolve num solvente que tem estrutura semelhante a ele. Solventes polares (Ex: H 2 O): tendem a dissolver solutos polares (HCl, C 2 H 5 OH) ou iônicos (NaCl). Solventes não polares (ex: CCl 4 ): tendem a dissolver solutos não polares (Ex: I 2 e S 8 ). O SEMELHANTE DISSOLVE O SEMELHANTE.

24 24 SOLUBILIDADE É a massa do soluto que pode ser dissolvida numa certa quantidade de solvente em uma dada temperatura. A ureia pode ser dissolvida em água até um total de 19 mol por litro de solução formada.

25 25 Exemplos: 1) Cloreto de sódio (NaCl) - 36 g por 100 g de H 2 O a 20 o C. 2) Sacarose (C 12 H 22 O 11 ) g por 100 g de H 2 O a 20 o C. 3)Hidróxido de cálcio (Ca(OH) 2 )-0,17 g por 100 g de H 2 O a 20 o C. 4) Cloreto de prata (AgCl) - 0,0001 g por 100 g de H 2 O a 20 o C.

26 26 Mistura de soluções Soluções constituídas por solventes e solutos quimicamente iguais H 2 SO 4(aq) C= 196 g/l M= 2,0 M V = 1L + H 2 SO 4(aq) C= 98 g/l M= 1,0 M V = 2L H 2 SO 4(aq) C=? g/l M=? M V = 3L Solução A Solução B Solução final C f. V f = C A. V A + C B. V B C f. 3L = 2M. 1L + 1M. 2L C f = 1,33 M

27 27 EXERCÍCIOS 1) Duas soluções de KCl de concentrações 0,30 M e 100 ml e 0,13 M e 200 ml, são misturadas, qual a concentração da solução final? 2) A 100 ml de uma solução 2 molar de HCl são misturados 300 ml de outra solução também 2 molar deste ácido. Metade da solução obtida é diluída ao dobro pela adição de água. Qual a molaridade da solução resultante?