Concentração de soluções

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1 Concentração de soluções Química Geral Prof. Edson Nossol Uberlândia, 02/09/2016

2 Solução: mistura homogênea, em nível molecular, de duas ou mais substâncias O solvente é o meio em que uma outra substância, o soluto, está dissolvida Concentração de uma solução: quantidade de soluto presente em dada quantidade de solvente ou solução

3 Molaridade, ou concentração molar, é a quantidade de soluto, em mols, por litro de solução mols do soluto Molaridadde = litros de solução Uma solução 0,35 mol L -1 (e não 0,35 M) de sacarose contém 0,35 mol de sacarose em cada litro de solução Molaridade significa mols do soluto por litro de solução, e não por litro do solvente!

4 Preparando uma solução 0,01 mol L -1 de KMnO4 Pesar 0,01 mol (1,580 g) KMnO 4. Dissolver em água. Qual o volume? O importante é não ultrapassar um litro Adicionar mais água até a marca de 1 L.

5 Calcule a massa de NiSO 4 presente em 200 ml de uma solução 6% de NiSO 4. A densidade da solução é 1,06 g ml -1 a 25 C. Quantos gramas de dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O 7 ) são necessários para preparar 250 ml de uma solução cuja concentração é 2,16 mol L -1? Exercício: Calcule a molaridade de uma amostra comercial de ácido sulfúrico 96,4%. Densidade H 2 SO 4 : 1,84 g ml -1. Massa molar H 2 SO 4 : 98,1 g mol -1

6 Diluição de soluções: preparação de soluções menos concentradas por meio de outras mais concentradas Começamos e terminamos com mesma quantidade de soluto Adição de mais solvente diminuiu a concentração 0,005 mol I 2 0,10 L solução 0,005 mol I 2 0,50 L solução = 0,050 mol L -1 I 2 = 0,010 mol L -1 I 2

7 Diluição sucessiva de soluções: preparação de soluções menos concentradas por meio de outras mais concentradas 1 mol L -1 H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O Concentração (mol L -1 ) Diluição 0,1 0,01 0,001 0,0001

8 Cálculo da diluição Mols do soluto não mudam no processo de diluição Mols do soluto = M V Dessa maneira M conc V conc = M dil V dil mols de soluto antes da diluição mols de soluto após a diluição

9 Descreva como você prepararia 500 ml de uma solução 1,75 mol L -1 de H 2 SO 4, a partir de uma solução estoque 8,61 mol L -1 de H 2 SO 4. Exercício: A concentração do ácido clorídrico comercial é 12,0 mol L -1. Qual o volume de ácido é necessário para preparar 4,50 L de uma solução 2,25 mol L -1 de ácido?

10 Cálculos envolvendo estequiometria de soluções com concentração Exemplo: Encontre o volume de uma solução 0,505 mol L -1 de NaOH é necessário para reagir com 40,0 ml de H 2 SO 4 0,505 mol L -1 de acordo com a reação abaixo: H 2 SO 4(aq) + NaOH (aq) Na 2 SO 4(s) + H 2 O (l) Exercício: O zinco metálico reage com o HCl aquoso de acordo com a reação: Zn (s) + HCl (aq) ZnCl 2(s) + H 2(g) Qual o volume de HCl 2,50 mol L -1 é necessário para converter completamente 11,8 g de Zn aos produtos? Zn: 65,39 g mol -1

11 Cálculos envolvendo estequiometria de soluções com concentração Tarefa: A cisplatina, Pt(NH 3 ) 2 Cl 2, uma droga utilizada em quimioterapia no tratamento do câncer, pode ser preparada por meio da reação de (NH 4 ) 2 PtCl 4 com amônia em solução aquosa. Além da cisplatina, outro produto é NH 4 Cl. (a)escreva a equação balanceada para essa reação. (b) Para que você possa obter 12,50 g de cisplatina, que massa de (NH 4 ) 2 PtCl 4 é necessária? Que volume de NH 3 0,125 mol L -1 é necessário? Dados: Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 : 300,1 g mol -1 ; (NH 4 ) 2 PtCl 4 : 373,0 g mol -1 R: 15,53 g e 666 ml

12 Ácidos e bases Química Geral Prof. Edson Nossol Uberlândia, 02/09/2016

13 Acidus: azedo / Alkalis: cinzas de planta Lavoisier (1776): oxigênio está presente em todos os ácidos Davy (1810): hidrogênio presente Arrhenius (1887): ácido: dissocia produzindo íons H + base: dissocia produzindo íon OH - Condutividade iônica íons eletrólito

14 Limitações da teoria Arrhenius Água: ótimo solvente atração eletrostática H 2 O HCl (g) H + (aq) + Cl - (aq)

15 Limitações da teoria Arrhenius Água: ótimo solvente atração eletrostática H 2 O HCl (g) H + (aq) + Cl - (aq) H + : raio m Raio médio de átomos ou íons: m

16 Limitações da teoria Arrhenius Água: ótimo solvente atração eletrostática H 2 O HCl (g) H + (aq) + Cl - (aq) H 3 O +

17 Limitações da teoria Arrhenius Água: ótimo solvente atração eletrostática H 2 O HCl (g) H + (aq) + Cl - (aq) H + (H 2 O) 21

18 Limitações da teoria Arrhenius Água: ótimo solvente atração eletrostática H 2 O HCl (g) H + (aq) + Cl - (aq) H 3 O + NH 3(g) neutraliza ácidos Mas onde está o OH -??? Bronsted e Lowry (1923) Ácido: é um doador de próton Base: receptor de próton

19 Força ácidos de Bronsted Somente pela concentração? 1 mol L -1 HCl (aq) 1 mol L -1 H 3 O + (aq) ionização total Ácido forte 1 mol L -1 CH 3 COOH (aq) CH 3 COO - aq) + H 3 O + (aq) 0,4 % de ionização Ácido fraco K a = H 3 O + [CH 3 COO ] [CH 3 COOH] = 10 5

20 ácido muito fraco ácido fraco ácido forte Força ácidos de Bronsted H 2 O HCl H 3 O + (aq) + Cl - (aq) K a = H 3 O + [Cl ] [HCl] = 10 6 dissociação ionização dissociação parcial ionização dissociação ionização

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22 Quanto mais forte for a base, mais fraco o seu ácido conjugado Sorensen Carlsberg ph = - log [H 3 O + ) pk = - log K pk a + pk b = pk w pk a < 0 ( K a >> 1 ) = ácido forte pk a > 0 ( K a < 1 ) = ácido fraco

23 Ácido-base Lewis 3 ton carvão = 1 MW / dia 1 g urânio = 1 MW/ dia Carvão mineral: 1,43% (9 usinas que produzem KW) Presença de enxofre várias reações SO 2 (g) H 2 SO 4 (l) CaO (s) + SO 2(g) CaSO 3(s)

24 Reações de precipitação Química Geral Prof. Edson Nossol Uberlândia, 02/09/2016

25 Formação de um produto pouco solúvel precipitado Metástese ou dupla troca AX + BY AY + BX Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2 KI (aq) -----> 2 KNO 3(aq) + PbI 2(s)

26 Formação de um produto pouco solúvel precipitado Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2 KI (aq) -----> 2 KNO 3(aq) + PbI 2(s) Precipitado se forma: atração eletrostática entre os íons supera a tendência dos íons continuarem solvatados!

27 NO 3 - Ag + Uma solução contendo íons prata e nitrato, quando adiocionada a AgI uma solução contendo íons potássio e iodeto forma I - K + um precipitado de iodeto de prata. Qual a equação para essa reação? (Dica: quais espécies realmente reagiram?)

28 Regras de solubilidade

29 Regras de solubilidade CdS PbS Ni(OH) 2 Al(OH) 3

30 Equações moleculares e equações iônicas Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2 KI (aq) -----> 2 KNO 3(aq) + PbI 2(s) molecular Pb 2+ (aq) + 2NO 3 - (aq) + 2K + (aq) + 2I - (aq) ---> 2K + (aq) + 2NO 3 - (aq) + PbI 2(s) iônica Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) ---> PbI 2(s) iônica simplificada

31 Exercício: Indique quais são os produtos obtidos e escreva as equações moleculares, íônicas e iônicas simplificadas para as seguintes reações em solução aquosa: (a) sulfato de sódio e nitrato de estrôncio (b) fosfato de potássio e nitrato de cálcio (c) perclorato de amônio e brometo de sódio